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Die Erfindung betrifft einen Aufzug mit auf unterschiedliche Schienen bzw. Führungsschienen einwirkenden Fahrkorbbremseinheiten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Fahrkorbbremseinheiten sind in den unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt und werden bei einem Aufzug zu unterschiedlichen Zwecken benötigt.
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Lange Zeit waren Aufzüge nur mit mechanisch betätigten Fahrkorbbremseinheiten ausgerüstet, die im Fall einer Übergeschwindigkeit von dem hinter dem Fahrkorb zurückbleibenden Geschwindigkeitsbegrenzerseil aktiviert wurden.
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In jüngerer Zeit werden die Anforderungen an Fahrkorbbremseinheiten immer höher. Es besteht der Wunsch, dass Fahrkorbbremseinheiten nicht nur Notfälle beherrschen, wie Übergeschwindigkeit oder den freien Fall des Fahrkorbs. Stattdessen sollen sie auch im Betrieb als Bremse eingesetzt werden können, beispielsweise um einen vor einer Haltestelle stehenden Fahrkorb zuverlässig daran zu hindern, sich vorzeitig aus der Haltestelle zu entfernen, etwa unter dem Einfluss des sich ändernden Gewichts seiner Beladung.
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Aufgrund dessen wird in jüngerer Zeit zunehmend von mechanisch betätigten Fahrkorbbremseinheiten abgerückt und es kommen verstärkt hydraulisch betätigte Fahrkorbbremseinheiten zum Einsatz. Auch an diese Fahrkorbbremseinheiten werden aber steigende Ansprüche gestellt. Solchen Fahrkorbbremseinheiten wird neuerdings auch der Wunsch nach einer Regelung der Bremskraft selbst im Notfall entgegengebracht, zumindest sollen die Fahrkorbbremseinheiten, wenn sie im Betrieb benutzt werden, möglichst nicht auf sich aufmerksam machen, insbesondere dürfen sie nicht durch übermäßig abruptes Einfallen bzw. „Zupacken“ oder Geräuschentwicklung beim Einfallen den Fahrkomfort stören.
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Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, eine hydraulisch betätigte Fahrkorbbremseinheit anzugeben, die es erleichtert, ein sanftes, kaum spürbares Einfallen der Fahrkorbbremseinheit sicherzustellen, und/oder sogar ein vereinfachtes Steuern oder Regeln der von ihr aufgebrachten Bremskraft ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen eines Aufzugs nach Maßgabe des Anspruchs 1 gelöst.
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Es ist dementsprechend ein Aufzug mit einem Fahrkorb vorgesehen, der mindestens zwei auf unterschiedliche Schienen einwirkende Fahrkorbbremseinheiten aufweist. Theoretisch könnten die Schienen natürlich separate Bremsschienen sein, in der Praxis kommen hierfür aber die Fahrkorbschienen zum Einsatz.
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Jede der Fahrkorbbremseinheiten weist einen Bremssattel auf, der einen ein- oder mehrteiligen aktiven Bremsbelag auf der einen Seite und einen entsprechenden, ebenfalls ein- oder mehrteiligen passiven Bremsbelag auf der anderen Seite einer Schiene hält. Dabei wird nur der aktive Bremsbelag unmittelbar durch mindestens einen hydraulischen Aktuator betätigt. Mit entsprechendem Druck beaufschlagt, hebt dieser mindestens eine Aktuator die Kraftwirkung einer den Bremsbelag tendenziell gegen die Schiene anlegenden, meist in ihn integrierten und dann zu ihm gehörenden Hauptfedereinheit ganz oder teilweise auf. Ansonsten stellt die Hauptfedereinheit den Bremsbelag mit der zur Entfaltung der Nenn-Bremskraft erforderlichen Kraft gegen die Schiene zu. Dabei ist der passive Bremsbelag derart beweglich an einer Hilfsfedereinheit gehalten, dass er eine Zeit lang gegen die (mit dem Ausweichen immer größer werdende) Kraft der Hilfsfedereinheit ausweichen kann, so dass sich der Weg vergrößert, um den der aktive Bremsbelag gegen die Schiene zugestellt werden muss, bis die maximale Bremswirkung erreicht wird.
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Natürlich wirkt der mindestens eine Aktuator im Regelfall nicht auf den Bremsbelag selbst ein, sondern auf einen Bremsbelagträger, der den ein- oder mehrteiligen Bremsbelag hält. Eine solche Einwirkung auf den oder die Bremsbelagträger durch den mindestens einen Aktuator wird aber als unmittelbare Betätigung des Bremsbelags verstanden.
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Die Hauptfedereinheit ist dabei so dimensioniert, dass sie den Bremsbelag mit der zur Entfaltung der Nenn-Bremskraft erforderlichen Kraft gegen die Schiene zustellt, wenn alle ihm zugeordneten Aktuatoren im Wesentlichen drucklos geschaltet sind, so dass sie keine wesentliche Gegenkraft mehr aufbauen. Als Nenn-Bremskraft wird hier diejenige Bremskraft bezeichnet, die konstruktionsgemäß als maximale Bremskraft von der betreffenden Fahrkorbbremseinheit erwartet wird. Das schließt nicht aus, dass unter bestimmten Voraussetzungen bewusst ein sogenanntes Überbremsen erfolgen kann, indem zumindest ein hydraulischer Aktuator derart mit hydraulischem Druck beaufschlagt wird, dass er den Bremsbelag noch stärker gegen die Schiene presst, als das die Hauptfedereinheit zu tun vermag. Meist wird jedoch kein Überbremsen vorgesehen.
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Wie erwähnt, wird der passive Bremsbelag im Rahmen dieses ersten Aspekts der Erfindung derart beweglich an einer Hilfsfedereinheit gehalten, dass er gegen die Kraft der Hilfsfedereinheit ausweichen kann. Hieran sieht man, dass die Hilfsfedereinheit mit der Hauptfedereinheit vergleichbare Federkräfte erzeugt und entsprechend ausgelegt sein muss. Das Zusammenspiel der Hauptfedereinheit und der Hilfsfedereinheit ist im Regelfall so ausgelegt, dass sich die beiden Federeinheiten in einer bestimmten Position kräftemäßig die Waage halten, ohne dass der aktive oder der passive Bremsbelag bzw. der zugehörige Bremsbelagträger gegenüber dem Bremssattel auf Block gehen, indem sie sich unmittelbar gegenüber dem Bremssattel abstützen und nicht länger über die ihm zugeordnete Federeinheit.
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Damit wird dem Problem abgeholfen, dass die bekannten hydraulischen Fahrkorbbremseinheiten typischerweise erst noch nicht und dann jäh sehr hart ansprechen. Das hat seinen Grund darin, dass die Erniedrigung des Drucks in dem hydraulischen Aktuator zunächst noch keine Bremswirkung erzeugt, da erst einmal genügend Hydraulikflüssigkeit aus der entsprechenden Arbeitskammer des Aktuators verdrängt werden muss, um den Bremsbelag überhaupt zur Anlage an die Schiene zu bringen. Sobald jedoch der Bremsbelag an die Schiene angelegt worden ist, steigen die Bremskräfte steil an, da jetzt der Druck in der Arbeitskammer schlagartig zusammenbricht, sobald auch nur ein geringes weiteres Volumen an Hydraulikflüssigkeit aus der Arbeitskammer abgeschlossen ist. Ein derart extrem ansprechendes System lässt sich nicht vernünftig steuern oder regeln.
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Mit Hilfe der Erfindung wird das Ansprechverhalten des hydraulischen Systems in hohem Maß entzerrt.
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Der Grund hierfür ist die Tatsache, dass die Schiene, gegen die die Bremsbeläge angelegt werden, auch nach dem Anlegen der Bremsbeläge nicht starr zwischen den Bremsbelägen geklemmt wird. Stattdessen weicht der passive Bremsbelag eine gewisse Zeit lang gegen die ansteigende Kraft der Hilfsfedereinheit zurück, so lange, bis sich die Kräfte, die die Hauptfedereinheit erzeugt, und die Gegenkräfte, die die Hilfsfedereinheit erzeugt, die Waage halten. Auf diese Art und Weise muss und kann der aktive Bremsbelag zur Erzeugung der vollen Nenn-Bremskraft noch ein gutes Stück weiter gegen die Schiene zugestellt werden, obwohl er eigentlich schon an ihr anlegt. Es muss also noch ein nicht unbeträchtliches Volumen an Hydraulikflüssigkeit aus der entsprechenden Arbeitskammer des mindestens einen hydraulischen Aktuators abfließen, bevor aus der anfänglichen, beim ersten In-Kontakt-Treten des Bremsbelags mit der Schiene noch geringen Bremskraft, die volle Nenn-Bremskraft wird. Dadurch wird die Ansprechkennlinie der Fahrkorbbremseinheit wesentlich weniger aggressiv und es besteht die Möglichkeit, die Fahrkorbbremseinheit durch gedrosselten Abfluss der Hydraulikflüssigkeit aus dem hydraulischen Aktuator wesentlich sanfter ansprechen zu lassen und/oder sogar die momentanen Bremskräfte zu steuern oder zu regeln. Letzteres kann erfolgen, indem in dem besagten Arbeitsbereich in schneller Folge etwas Hydraulikflüssigkeit in die Arbeitskammer des Aktuators zurückgepumpt wird oder etwas weitere Hydraulikflüssigkeit aus der Arbeitskammer des Aktuators abfließen gelassen wird.
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Vorzugsweise wird der Bremssattel als Schwimmsattel ausgeführt um das Prinzip der Erfindung zu verwirklichen, d. h. er wird derart beweglich am Fahrkorb befestigt, dass er sich selbst gegenüber der Fahrkorbschiene, bzw., allgemeiner gesprochen, gegenüber der Bremsschiene durch Bewegung in Richtung quer zu dieser zentrieren kann.
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In der Praxis sind bereits hydraulisch betätigte Aufzugsbremsen vorgeschlagen worden. Diese hydraulischen Aufzugsbremsen weisen Bremssättel auf, in denen die Bremsbeläge in Gleitführungen verschiebbar gehalten sind. In diesen Gleitführungen tritt nahezu unweigerlich Reibung auf, die die Kraft verringert, mit der der Hydraulikkolben die Bremsbeläge gegen die Bremsscheibe oder die Führungsschiene pressen kann – was zunächst nicht für ein Problem gehalten wird, weil die hydraulischen Betätigungskräfte groß genug sind, um diese Reibungskräfte problemlos überwinden zu können.
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Bei genauerem Hinsehen sind diese Reibungskräfte aber gerade dann, wenn die hydraulische Bremse nicht nur als Notbremse benutzt wird, sondern auch im regulären Aufzugsbetrieb Aufgaben übernimmt, und nicht zuletzt dann, wenn die Bremskraft fein gesteuert werden soll, störend. Dies deshalb, weil sich nicht garantieren lässt, dass die Reibungskräfte auch über lange Zeiträume hinweg immer die gleiche Höhe aufweisen, d. h. konstant bleiben. Vielmehr besteht die Gefahr, dass sich die Reibungskräfte mit der Zeit auf Grund von Verschmutzungen oder gar Korrosion ändern und dann die Bremskraft nicht den vollen Wert erreicht, der eigentlich angesteuert wurde, sondern nur noch einen um die unerwartet höhere Reibung verringerten Betrag. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, diesem Problem abzuhelfen.
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Zu diesem Zweck wird isoliert für sich allein, aber auch in Kombination mit anderen Ansprüchen oder Merkmalen aus dieser Beschreibung und den zugehörigen Figuren, Schutz für folgende Lösung beansprucht:
Der Aufzug bzw. jedes seiner Fahrkorbbremselemente ist so gestaltet, dass der mindestens eine aktive Bremsbelag mit Hilfe eines Blattfederelements in Richtung quer bzw. vorzugsweise senkrecht zur Schiene, mit der er zusammenwirkt, gehalten wird und zwar vollständig oder im Wesentlichen gleitführungsfrei gegenüber dem Bremssattel. Auf diese Art und Weise wird verhindert, dass zur Betätigung des Bremsbelags Reibungskräfte zwischen dem Bremsbelagträger und dem Bremssattel überwunden werden müssen, die sich unter dem Einfluss der momentanen Bremslast und/oder im Laufe der Zeit (Korrosion, Verschmutzung etc.) ändern können. Auch dies erleichtert das präzise Regeln oder Steuern.
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Vorzugsweise verläuft dabei die Längsachse des Blattfederelements vollständig oder zumindest im Wesentlichen parallel zur Schiene, auf die die von ihr gehaltene Bremsbacke wirkt. Dabei ist das Blattfederelement im Bereich seiner beiden sich in Richtung seiner Längsachse gegenüberliegenden Enden an dem Bremssattel gelagert. Das bei Abwärtsfahrt voreilende Lager ist ein Festlager. Das bei Abwärtsfahrt nacheilende Lager ist ein Loslager, das zumindest geringe Bewegungen des Blattfederelements in Richtung seiner Längsachse gestattet. Hierdurch wird verhindert, dass sich beim Auslenken des Blattfederelements eine Zugspannung in Richtung parallel zur Längsachse des Blattfederelements in diesem ergibt, die der weiteren Verformung des Blattfederelements entgegenwirkt und damit die weitere Zustellung des Bremsbelags gegen die Schiene behindert.
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Insbesondere ist anzumerken, dass bei dieser Lösung ein seinerseits beweglich in dem Bremssattel gelagerter, passiver Bremsbelag zum Einsatz kommen kann, wie ihn der erste Anspruch dieser Anmeldung beschreibt. Alternativ kann allerdings auch ein gegenüber dem Bremssattel im Wesentlichen unbeweglich gelagerter, passiver Bremsbelag zum Einsatz kommen, insbesondere dann, wenn der Bremssattel als Schwimmsattel ausgeführt ist, d. h. schwimmend am Fahrkorb oder am Fahrkorbrahmen gelagert ist, mit der Möglichkeit, sich beim Bremsen selbst gegenüber der als Bremsfläche dienenden Führungsschiene zu zentrieren.
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Idealerweise ist das Blattfederelement dabei so gestaltet, dass es den Bremsbelag bzw. Bremsbelagträger in seine gelüftete Position zurückzieht bzw. zurückbewegt, sobald der hydraulische Aktuator keinen Druck auf den Bremsbelag bzw. Bremsbelagträger mehr ausübt. Dies erspart es, eine feste Verbindung zwischen dem Bremsbelag bzw. Bremsbelagträger und dem mindestens einen hydraulischen Aktuator vorzunehmen. Dies ermöglicht es zum einen, dass mehrere, individuell aktivierte Aktuatoren auf ein und denselben Bremsbelagträger bzw. Bremsbelag einwirken können. Zum anderen wird dadurch, dass der Aktuator im Wesentlichen ausschließlich Druckkräfte auf den Bremsbelag bzw. Bremsbelagträger übertragen kann und umgekehrt, sichergestellt, dass der Bremsbelag bzw. der Bremsbelagträger keine wesentlichen Querkräfte auf den Aktuator übertragen kann, die zum Beispiel die Kolbenführung oder Kolbendichtung des Aktuators belasten.
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Besonders günstig ist es, wenn der Bremssattel so konstruiert ist, dass der Bremssattel den mit Hilfe des Blattfederelements gehaltenen Bremsbelag vorzugsweise an dessen schmalen Stirnseiten zumindest teilweise überdeckt, so dass der Bremsbelag auch bei Versagen des Blattfederelements im Bremssattel gefangen ist, in dem Sinne, dass eine begonnene Bremsung zu Ende geführt werden kann.
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Besonders günstig ist es, wenn mehrere hydraulische Aktuatoren auf einen einzigen Bremsbelag bzw. Bremsbelagträger wirken und keiner der Aktuatoren fest mit dem einzigen Bremsbelag bzw. Bremsbelagträger verbunden ist, weshalb für diese weitere Lösung auch unabhängiger Schutz, ohne Rückbezug auf Merkmale anderer Ansprüche, beansprucht wird. Auf diese Art und Weise können kaskadierend Bremskräfte erzeugt werden, in dem Sinne, dass dort, wo nur geringe Bremskräfte benötigt werden, nur einer oder nicht alle Aktuatoren betätigt werden, während mindestens ein Aktuator in Lüftstellung verbleibt, während immer dann, wenn eine maximale Bremskraft benötigt wird, alle Aktuatoren gemeinsam aktiviert werden.
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Ganz besonders günstig ist es, wenn an dem erfindungsgemäßen Aufzug mindestens zwei Fahrkorbbremselemente vorhanden sind, die jeweils hydraulisch autonom ausgestaltet sind. Das sind sie jedenfalls dann, wenn sie die kompletten oder alle wesentlichen hydraulischen Verbindungsleitungen (nämlich vorzugsweise alle diejenigen, die die Arbeitskammern des Hydraulikzylinders über Ventile miteinander verbinden), meist in Gestalt eines sogenannten Hydraulik- oder Steuerblocks, alle erforderlichen Ventile, die Hydraulikpumpe, gegebenenfalls das Ausgleichsgefäß und die einzelnen Aktuatoren umfassen. Die einzelnen Aktuatoren können in den Steuerblock integriert sein oder sind vorzugsweise unmittelbar hydraulisch leitend an diesen angeflanscht. Jede der Fahrkorbbremseinheiten kann auf diese Art und Weise einen geschlossenen hydraulischen Kreislauf bilden und muss nach der Montage am Fahrkorb nur noch mit den elektrischen Anschlüssen zur Spannungs- und Steuersignalversorgung verbunden werden. Hydraulische Arbeiten vor Ort auf der Baustelle sind nicht erforderlich. Eine solche Fahrkorbbremseinheit kann vielmehr im Herstellerwerk hydraulikseitig völlig fertiggestellt werden.
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Es kann zweckmäßig sein, den Aufzug mit mindestens zwei Fahrkorbbremseinheiten auszustatten, die jeweils mehrere aktive Bremsbeläge aufweisen, welche von unabhängig voneinander ansteuerbaren hydraulischen Aktuatoren betätigt werden, so dass die Bremskraft dadurch beeinflusst werden kann, wie viele der aktiven Bremsbeläge jeweils zum Einfallen gebracht werden. Auf diese Art und Weise ist es möglich, den Teil der Bremsbeläge, die zum Erzeugen einer besonders hohen Bremskraft zum Einsatz kommen, zu schonen, indem sie davor bewahrt werden, im Alltagsbetrieb mit den Schienen in Berührung zu kommen.
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Zweckmäßigerweise weisen die Fahrkorbbremseinheiten jeweils einen Beschleunigungssensor auf, der vorzugsweise ohne Beteiligung der von den Fahrkorbbremseinheiten getrennt ausgebildeten fahrkorbeigenen Steuerung zur Steuerung oder Regelung der Bremskraft der ihm zugeordneten Fahrkorbbremseinheit dient.
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Idealerweise kommunizieren zwei oder mehrere Fahrkorbbremseinheiten vorzugsweise unmittelbar miteinander, d. h. ohne Beteiligung der zentralen Aufzugssteuerung oder sogar der Fahrkorbsteuerung. Insbesondere gleichen sie die Signale ihrer Beschleunigungssensoren ab, um Fehlfunktionen zu erkennen.
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Günstig für den erfindungsgemäßen Aufzug ist auch, wenn eine vorzugsweise separat von den Fahrkorbbremseinheiten ausgebildete Fahrkorbsteuerung ausgebildet ist, die am Fahrkorb mitfährt, mit der zentralen Aufzugssteuerung kommuniziert, unmittelbar mit den Signalen der Schachtkopierung versorgt wird und autonom gegenüber der zentralen Aufzugssteuerung die Fahrkorbbremseinheiten betätigen kann.
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Idealerweise besitzt der Fahrkorb des erfindungsgemäßen Aufzugs eine am Fahrkorb mitfahrende Notstromversorgung.
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Besonders günstig ist es, wenn der Fahrkorb ein Lastmesssystem besitzt, das die aktuelle Fahrkorblast bestimmt.
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Es wird auch selbstständiger Schutz für eine Fahrkorbbremseinheit mit den die Fahrkorbbremseinheit betreffenden Merkmalen nach einem der den Aufzug betreffenden Ansprüche beansprucht.
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Gegenstand der Erfindung ist zudem ein Verfahren zum Steuern oder Regeln einer hydraulischen Aufzugsbremse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Weitere Wirkungsweisen, Vorteile und Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus den anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
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Die 1 zeigt ein erstes grundlegendes Konzept zur Realisierung des erfindungsgemäßen Aufzugs.
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Die 2 zeigt ein zweites grundlegendes Konzept zur Realisierung des erfindungsgemäßen Aufzugs.
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Die 3 zeigt das hydraulische Funktionsprinzip für ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das insbesondere, aber nicht nur, zur Verwirklichung des ersten grundlegenden Konzepts dienen kann.
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Die 4 zeigt das hydraulische Funktionsprinzip für ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, das insbesondere, aber nicht nur, zur Verwirklichung des zweiten grundlegenden Konzepts dienen kann.
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Die 5 zeigt eine Ansicht schräg von vorne für ein konstruktives Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die 6 zeigt eine Ansicht schräg von vorne, im Schnitt längs A-A für das von 5 gezeigte konstruktive Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Allgemeine Vorbemerkungen
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Vorab sind einige generelle Vorbemerkungen zu den im Rahmen der hier aufgeführten Ausführungsbeispiele beschriebenen Aufzüge zu machen, die für alle Ausführungsbeispiele gelten:
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Der Aufzug besteht hier jeweils aus einem vorzugsweise gearless ausgeführten Aufzugsantrieb 1 und einem an Fahrkorbführungsschienen 2 mittels Führungseinrichtungen 3 längs seines Verfahrweges geführten Fahrkorbs 4, der im Regelfall die Gestalt einer geschlossenen Kabine aufweist.
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Der Aufzug ist vorzugsweise jeweils ein Seilaufzug, der an einer Anzahl von hier nicht figürlich dargestellten Tragseilen gehalten ist, die meist über eine vom Aufzugsantrieb angetriebene, ebenfalls nicht gezeigte Treibscheibe geführt sind.
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Von dort aus verlaufen die Tragseile unmittelbar oder mittelbar zu einem an Gegengewichtsführungsschienen verfahrbaren Gegengewicht, was hier ebenfalls nicht figürlich dargestellt ist. An diesem sind sie befestigt oder sie tragen das Gegengewicht schachtkopfbefestigt in Flasche.
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Der erfindungsgemäße Aufzug verzichtet vorzugsweise jeweils auf die sog. Motorbremse oder bringt eine solche nur zum Zwecke der Redundanz zum Einsatz. Unter einer Motorbremse wird hierbei nicht der generatorische Betrieb des Motors zum Zwecke eventueller Energierückgewinnung verstanden, sondern eine zusätzliche mechanische Bremse, die im Regelfall auf eine mit der Motorwelle gekoppelte Bremstrommel oder -scheibe wirkt.
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Der Aufzug verzichtet jeweils auf einen althergebrachten Geschwindigkeitsbegrenzer aus einem umlaufenden, an dem Fahrkorb befestigten und daher von ihm zwangsgetriebenen Seil, das über einen Geschwindigkeitsbegrenzer läuft, der das Seil bei Überschreiten einer bestimmten Geschwindigkeit abbremst und dadurch gegenüber dem Fahrkorb eine mechanische Kraft aufbringen lässt, der die dem Fahrkorb eigene Fangvorrichtung aktiviert und den Fahrkorb so zum Stillstand bringt.
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Stattdessen ist der erfindungsgemäße Aufzug jeweils mit einer Schachtkopierung ausgestattet. Diese besteht im Regelfall aus einer entlang des Verfahrweges ortsfest neben dem Fahrkorb 4 angebrachten Wegreferenz 5 und einem am Fahrkorb angebrachten, mit der Wegreferenz 5 interagierenden Weggeber 6. Dabei kann die Schachtkopierung nicht nur den Weg bestimmen, sondern stattdessen oder vorzugsweise auch die damit verbundenen Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsinformationen.
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Alternativ kann die Schachtkopierung auch oder zusätzlich (Redundanz) aus einer Messeinrichtung bestehen, die über ein oder mehrere an der oder den Schienen bzw. Führungsschienen abrollende Räder Weg-, Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsinformationen gewinnt.
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Wiederum alternativ oder zusätzlich (Redundanz) kann die Schachtkopierung aus einem berührungslos arbeitenden Entfernungsmesser bestehen, der permanent oder engmaschig die momentane Entfernung zu einem vorzugsweise in der Schachtgrube und/oder im Schachtkopf befindlichen Referenz-Fixpunkt misst und auf diese Art und Weise die erforderlichen Weg-, Geschwindigkeits- und/der Beschleunigungsinformationen gewinnt.
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Erstes grundlegendes Konzept
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Die 1 zeigt das funktionale Konzept für einen Aufzug der soeben beschriebenen Art, das für die Realisierung einer ersten Ausführungsform der Erfindung eingesetzt werden kann.
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Der erfindungsgemäße Aufzug ist bei diesem Ausführungsbeispiel mit einer Sicherheitsbremse ESB ausgerüstet, die vorzugsweise aus mindestens zwei elektrisch angesteuerten Fahrkorbbremseinheiten 7a, 7b besteht, die an voneinander entfernten Stellen am Fahrkorb befestigt sind und die auf die Führungsschienen wirken. Im Regelfall ist jede der die Sicherheitsbremse bildenden Fahrkorbbremseinheiten so gestaltet und von der fahrkorbeigenen Steuerung 10 ansteuerbar, dass die Geschwindigkeit beeinflusst werden kann, mit der ihre Bremsbeläge einfallen. Vorzugsweise kommen zur Verwirklichung der Sicherheitsbremse Fahrkorbbremseinheiten zum Einsatz, wie sie im Rahmen dieser Anmeldung später noch genauer beschrieben werden.
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Zusätzlich ist der erfindungsgemäße Aufzug bei diesem Ausführungsbeispiel mit einer elektrisch angesteuerten Zusatzbremse ESG versehen, die ihrerseits vorzugsweise aus mindestens zwei elektrisch angesteuerten Zusatzbremseinheiten 8a, 8b besteht, die an voneinander entfernten Stellen am Fahrkorb befestigt sind und die auf die Führungsschienen wirken. Die Zusatzbremse wird ebenfalls von der fahrkorbeigenen Steuerung 10 angesteuert. Es kann vorteilhaft sein, die Zusatzbremse so zu gestalten, dass ihre Ansprechzeit immer minimal und ihre Ansprechintensität immer maximal ist – beides verglichen mit der Sicherheitsbremse und ihren vorzugsweise variablen Ansprechzeiten und Ansprechintensitäten. In diesem Fall können zur Realisierung der Zusatzbremse Bremseinheiten nach Art konventioneller Brems-, Fang-, oder Bremsfangvorrichtungen zum Einsatz kommen. Diese sind entgegen dem Herkömmlichen allerdings so ausgelegt, dass sie allein nicht die maximal erforderliche Bremskraft aufbringen, sondern nur einen Teil davon, während der Rest der maximal erforderlichen Bremskraft durch die Sicherheitsbremse aufgebracht wird. Der Worst Case des freien Falls wird also entgegen dem sonst Üblichen durch die Sicherheitsbremse und die Zusatzbremse gemeinsam beherrscht, in dem Sinne, dass diese notwendigerweise zusammenwirken müssen.
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Anzumerken ist noch, dass die Ansteuerung der Sicherheitsbremse ESB und die Ansteuerung der Zusatzbremse ESG durch die fahrkorbeigene Steuerung bevorzugt ist, alternativ kann jedoch mindestens eine dieser Bremsen auch von der zentralen Aufzugssteuerung angesteuert bzw. ausgelöst werden.
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Stattdessen können für die Realisierung der Zusatzbremse auch solche Bremseinheiten zum Einsatz kommen, wie sie im Rahmen dieser Anmeldung später noch beschrieben werden, d. h. Bremseinheiten, die kaskadiert betätigbar sind und die die für die Verwirklichung der Sicherheitsbremse und die Zusatzbremse erforderlichen Bremseinheiten zu einer einzigen Fahrkorbbremseinheit zusammenfassen.
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Vorzugsweise wird zwischen der Sicherheitsbremse und der Zusatzbremse eine Kraftaufteilung vorgenommen, in dem Sinne, dass eine der beiden Bremsen mindestens 40 %, besser noch mindestens 45 % der insgesamt zur sicheren Beherrschung des Freifalls unter voller Fahrkorblast erforderlichen Bremskraft aufbringen kann, während der zu 100 % noch fehlende Teil der Bremskraft von der anderen Bremse aufgebracht wird. Sofern die beiden Bremsen nicht im Wesentlichen gleich stark sind, was bevorzugt ist, ist vorzugsweise die Zusatzbremse diejenige, die einen höheren Anteil der Bremskraft aufbringen kann.
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Es kann für die Realisierung der Erfindung nach dem Muster dieses Ausführungsbeispiels vorteilhaft sein, wenn die Sicherheitsbremse ESB und die Zusatzbremse ESG an unterschiedlichen Orten des Fahrkorbs angebracht sind. Die Zusatzbremseinheiten 8a, 8b der härter ansprechenden Zusatzbremse ESG sind vorzugsweise in der unteren Hälfte und idealerweise im unteren Viertel des Fahrkorbs angebracht. Die Fahrkorbbremseinheiten 7a, 7b der weicher ansprechenden Sicherheitsbremse ESB sind vorzugsweise in der oberen Hälfte und idealerweise im oberen Viertel des Fahrkorbs angebracht.
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Vorzugsweise ist eine fahrkorbeigene Steuerung 10 vorgesehen, die am Fahrkorb 4 mitfährt. Die fahrkorbeigene Steuerung 10 kommuniziert vorzugsweise mit der schachtfest angebrachten zentralen Aufzugssteuerung 9, die das Gesamtmanagement der Aufzugsanlage vornimmt. Dennoch ist die fahrkorbeigene Steuerung 10 im Regelfall so ausgelegt, dass sie autonom agieren, d. h. steuern und/oder regeln kann.
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Im Regelfall ist die fahrkorbeigene Steuerung mit einer Notstromversorgung ausgerüstet, so dass sie auch bei Stromausfall zumindest die Zusatzbremse ESG noch gelüftet halten und kontrolliert ansteuern kann.
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Die schon angesprochene fahrkorbeigene Steuerung 10 ist im Regelfall unmittelbar mit der Schachtkopierung verknüpft, erhält also von dieser ohne Umweg über, oder Aufbereitung durch die zentrale Aufzugssteuerung 9 laufend aktuelle Weg-, Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsinformationen, mittels der sie die aktuelle Position und den aktuellen Bewegungszustand des Fahrkorbs bestimmen kann.
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Zusätzlich kann die fahrkorbeigene Steuerung unabhängig von der Schachtkopierung und den von dieser gelieferten Weg-, Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsinformationen mindestens einen, besser mindestens zwei Beschleunigungssensoren umfassen, die eigenständig ein Beschleunigungssignal generieren.
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Wie schon angedeutet, ist die fahrkorbeigene Steuerung 10 im Regelfall unmittelbar mit der ersten und der weiteren Fahrkorbbremseinheit der Sicherheitsbremse 7a, 7b und mit der ersten und der weiteren Zusatzbremseinheit der Zusatzbremse 8a, 8b verknüpft, in dem Sinne, dass die fahrkorbeigene Steuerung 10 die Sicherheitsbremse und bei Bedarf die Zusatzbremse auch autonom, ohne Beteiligung der zentralen Aufzugssteuerung 9, aktivieren kann.
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Besonders günstig ist es, wenn die fahrkorbeigene Steuerung zwei unabhängig voneinander agierende Schaltkreise beinhaltet, von denen einer unter Berücksichtigung der von der Schachtkopierung erhaltenen Informationen die erste und die weitere Fahrkorbbremseinheit der Sicherheitsbremse 7a, 7b ansteuert und der andere unter Berücksichtigung der von dem mindestens einen zusätzlichen Beschleunigungssensor erhaltenen Informationen die erste und die weitere Zusatzbremseinheit der Zusatzbremse 8a, 8b ansteuert.
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Die fahrkorbeigene Steuerung 10 ist im Verbund mit der Sicherheitsbremse ESB und der Zusatzbremse ESG sowie optional der zentralen Aufzugssteuerung baulich derart ausgelegt, dass zumindest ein, besser einige und vorzugsweise alle folgenden Zustände abgebildet werden können:
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Freifall:
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Wird z. B. auf Grund des Auftretens eines entsprechend hohen Beschleunigungssignals Freifall detektiert und liegt kein Stromausfall vor, werden a priori sowohl die Sicherheitsbremse als auch die Zusatzbremse aktiviert, so dass sie gemeinsam bremsen. Die Aktivierung der Sicherheitsbremse erfolgt dabei vorzugsweise so, dass sie mit maximaler Geschwindigkeit einfällt. Das Gleiche gilt vorzugsweise für die Zusatzbremse, sofern diese nicht ohnehin so konstruiert ist, dass sie nach ihrer Aktivierung stets mit maximaler Geschwindigkeit einfällt.
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Die Sicherheitsbremse und die Zusatzbremse sind dabei so ausgelegt, dass sie gemeinsam einen mit Nennlast belegten Fahrkorb mit einer Verzögerung von 0,2 g bis 1 g abfangen, während die Verzögerung bei leerem Fahrkorb auf über 1 g ansteigen kann.
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Die Aktivierung der Sicherheitsbremse wird i. d. R. mit Hilfe des von der Schachtkopierung gelieferten Signals und mit Hilfe mindestens eines ersten fahrkorbeigenen Schaltkreises erfolgen. Die Aktivierung der Zusatzbremse kann über den bereits oben genannten mindestens einen zusätzlichen Beschleunigungssensor und mit Hilfe mindestens eines unabhängigen weiteren fahrkorbeigenen Schaltkreises erfolgen.
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Wird z. B. auf Grund des Auftretens eines entsprechend hohen Beschleunigungssignals Freifall detektiert und fällt im Zuge dessen auch der Strom aus, dann spricht die Sicherheitsbremse ESB auf Grund des Stromausfalls an, sofern sie nicht schon zuvor, auf der Grundlage des von der Schachtkopierung gelieferten Signals wegen Überbeschleunigung aktiviert wurde. Ein zwangsläufiges Ansprechen der Sicherheitsbremse ESB bei Stromausfall erfolgt im Regelfall deshalb, weil die sie in gelüfteter Stellung haltenden Kräfte in Folge des Stromausfalls zusammenbrechen. Anders verhält es sich mit der Zusatzbremse ESG. Diese ist an die Notstromversorgung angeschlossen, die sie an und für sich gelüftet hält, so dass die Zusatzbremse ESG nach wie vor nicht schon wegen des Stromausfalls per se aktiviert wird, sondern vorzugsweise dadurch, dass der mindestens eine zusätzliche Beschleunigungssensor ein Beschleunigungssignal liefert, das den Freifall anzeigt.
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Wiederum sind beide Bremsen so ausgelegt, dass sie gemeinsam dazu in der Lage sind, einen mit Nennlast belegten Fahrkorb mit einer Verzögerung von 0,2 g bis 1 g abzufangen, während die Verzögerung bei leerem Fahrkorb auf über 1 g ansteigen kann.
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Notstopp:
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Im Falle eines Notstopps ohne Stromausfall, beispielsweise weil sich die Fahrkorbtüren während der Fahrt geöffnet haben, wird die Sicherheitsbremse ESB vom Sicherheitskreis aktiviert, während die Zusatzbremse inaktiv bleibt. Die Sicherheitsbremse fällt vorzugsweise mit maximaler Geschwindigkeit ein.
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Die Sicherheitsbremse ist dabei vorzugsweise so ausgelegt, dass sie bei dieser Art der Aktivierung eine Verzögerung < 1 g bewirkt, im Regelfall, weil ihre maximal erreichbare Verzögerung von Haus aus unter 1 g liegt.
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Sinngemäß Gleiches gilt für das Zusammentreffen von Notstopp und Stromausfall, mit dem Unterschied, dass die Sicherheitsbremse durch den Stromausfall aktiviert wird, sofern der Sicherheitskreis nicht schon zuvor angesprochen hat.
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Übergeschwindigkeit, eingeseilt:
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Wird z. B. auf Grund des Auftretens eines überhöhten Geschwindigkeitssignals (ggf. bei gleichzeitig unkritischem Beschleunigungssignal) Übergeschwindigkeit in eingeseiltem Zustand detektiert und liegt kein Stromausfall vor, wird die Sicherheitsbremse aktiviert, während die Zusatzbremse gelüftet gehalten wird. Die Sicherheitsbremse fällt vorzugsweise mit maximaler Geschwindigkeit ein. Die Sicherheitsbremse ist dabei so ausgelegt, dass sie eine Verzögerung < 1 g aufbringt. Die Aktivierung der Sicherheitsbremse wird i. d. R. mit Hilfe des von der Schachtkopierung gelieferten Signals erfolgen.
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Sinngemäß Gleiches gilt für das Zusammentreffen von Übergeschwindigkeit in eingeseiltem Zustand und Stromausfall, mit dem Unterschied, dass die Sicherheitsbremse durch den Stromausfall aktiviert wird, sofern der Sicherheitskreis nicht schon zuvor angesprochen hat.
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Einfahren in die Haltestelle:
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Die Sicherheitsbremse wird aktiviert, die Zusatzbremse wird offen gehalten.
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Die Aktivierung der Sicherheitsbremse erfolgt verlangsamt, in dem Sinne, dass die Geschwindigkeit, mit der die Sicherheitsbremse einfällt, bis sie ihre maximale Brems- bzw. Haltekraft erreicht, verringert wird, um so weder den Eindruck eines abrupten Bremsvorgangs zu vermitteln noch störende Geräusche entstehen zu lassen.
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Sollte es noch in der Haltestelle zu einem Stromausfall kommen, schließt die Sicherheitsbremse auf Grund des Stromausfalls vollständig (sofern nicht schon zuvor geschehen) und bleibt für die Zeit des Stromausfalls auch geschlossen. Die Zusatzbremse bleibt dennoch offen.
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Die Sicherheitsbremse wird immer so geschlossen, dass sie den Fahrkorb in einer bestimmten Position hält, wenn der Fahrkorb positionsgenau in einer Haltestelle zum Stehen gekommen ist, unabhängig vom aktuellen, sich durch Be- und Entladung an dieser Haltestelle ändernden Gewicht des Fahrkorbs.
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Es kann günstig sein, die Sicherheitsbremse nach dem Beenden des Be- und Entladevorgangs nicht schlagartig zu lüften, sondern verlangsamt zu lüften, so, dass der Fahrkorb auch unter dem Einfluss einer jetzt vielleicht wesentlich größeren Beladung nicht erst spürbar um einige mm durchsackt, bevor die eigentliche Fahrt beginnt. Dementsprechend ist die fahrkorbeigene Steuerung ausgelegt.
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Standby:
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Befindet sich der Fahrkorb im Standby, d. h. in seiner Warteposition für die nächste Fahrt, spricht die Sicherheitsbremse an, weil sie stromlos geschaltet wird, um den Energieverbrauch zu verringern. Die Zusatzbremse wird hingegen offengehalten und verbleibt in Bereitschaft, um sofort eingreifen zu können, wenn aus irgendwelchen Gründen der Freifall eintritt.
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Zweites grundlegendes Konzept
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Die 2 zeigt das funktionale Konzept für einen Aufzug der soeben beschriebenen Art, das für die Realisierung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung eingesetzt werden kann.
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Der erfindungsgemäße Aufzug ist bei diesem Ausführungsbeispiel mit einer einzigen Sicherheitsbremse ISB ausgerüstet, die vorzugsweise aus mindestens zwei elektrisch angesteuerten Fahrkorbbremseinheiten 7‘a, 7‘b besteht, die an voneinander entfernten Stellen am Fahrkorb befestigt sind und die auf unterschiedliche Schienen bzw. Führungsschienen wirken.
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Die Sicherheitsbremse ist so gestaltet und ansteuerbar, dass die Geschwindigkeit ihres Einfallens beeinflusst werden kann und dass auch ihre Bremskraft beeinflussbar ist, vorzugsweise im Sinne einer Regelung.
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Anders als bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist keine Zusatzbremse vorgesehen. Vielmehr ist die Sicherheitsbremse so ausgelegt, dass sie sämtliche denkbaren regulären und irregulären Betriebszustände allein beherrscht.
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Zu diesem Zweck ist jeder der Fahrkorbbremseinheiten 7‘a, 7‘b mit mindestens einem, besser mehreren hydraulischen Aktuatoren versehen, der vorzugsweise aus mehreren Kolben-/Zylindereinheiten besteht, nicht zuletzt, um zumindest Teilredundanz zu erreichen.
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Ferner ist bei diesem Konzept in der Regel eine Notstromversorgung vorgesehen, die die Sicherheitsbremse speist und meist auch die Schachtkopierung.
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Das Besondere an diesem System ist, dass es so gestaltet und ausgelegt ist, dass die Bremskräfte, die die Fahrkorbbremseinheiten entfalten, gesteuert bzw. vorzugsweise geregelt werden können.
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Jeder Fahrkorbbremseinheit 7‘a, 7‘b ist vorzugsweise ein eigener Beschleunigungssensor 10a, 10b zugeordnet, dessen Signal die Basis für die Regelung der Bremskraft der jeweiligen Fahrkorbbremseinheit 7‘a, 7‘b bildet. Vorzugsweise ist der jeweilige Beschleunigungssensor 10a, 10b in die jeweilige Fahrkorbbremseinheit integriert bzw. an sie angebaut. Idealerweise erfolgt auch die entsprechende Signalverarbeitung und die Generierung des Steuerungs- bzw. Regelungssignals für die Fahrkorbbremseinheit 7‘a bzw. 7‘b unmittelbar in bzw. an der jeweiligen Fahrkorbbremseinheit. Zu diesem Zweck ist es vorzugsweise so, dass jede Fahrkorbbremseinheit so gestaltet ist, dass sie hydraulisch autonom arbeitet, d. h. jede Fahrkorbbremseinheit besitzt eine eigene hydraulische Pumpe 19, einen eigenen Ausgleichsbehälter 20 und den kompletten Satz der zu ihrem Betrieb erforderlichen hydraulischen Ventile, Leitungen und sonstigen hydraulischen Hilfsorgane.
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Die mehreren Fahrkorbbremseinheiten sind dabei vorzugsweise unmittelbar, zumindest jedoch über die fahrkorbeigene Steuerung miteinander verbunden, so dass ihre jeweiligen Signale bzw. Aktivitäten miteinander verglichen werden können, um eventuelle Störungen frühzeitig zu erkennen. Idealerweise liegt sogar eine doppelte Verbindung vor: Zwischen den mehreren Fahrkorbbremseinheiten findet dann sowohl ein unmittelbarer Informationsaustausch über die Signalleitung 10c statt als auch ein mittelbarer Informationsaustausch über die fahrkorbeigene Steuerung.
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Sollte eine Störung festgestellt werden, wird der Fahrkorb nach dem Einlaufen in die nächste Haltestelle stillgesetzt.
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Das System ist baulich derart ausgelegt, dass zumindest ein, besser einige und vorzugsweise alle folgenden Zustände abgebildet werden können:
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Freifall:
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Wird z. B. auf Grund des Auftretens eines entsprechend hohen Beschleunigungssignals Freifall detektiert und liegt kein Stromausfall vor, fällt die Bremse mit maximaler Geschwindigkeit ein und wird dann vorzugsweise so geregelt, dass sich eine Verzögerung < 1 g einstellt, idealerweise in Gestalt einer mittleren Verzögerung zwischen 0,5 g und 0,7 g. Typischerweise ist, wie schon erwähnt, jeder Fahrkorbbremseinheit ein Beschleunigungssensor 10a, 10b zugeordnet, dessen Signal zum Einregeln verwendet wird. Da eine Regelung erfolgt, spielt es keine Rolle, mit welcher Last der Fahrkorb belegt ist, die wunschgemäße Verzögerung wird in jedem Fall eingeregelt.
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In manchen Fällen bzw. in Abhängigkeit von dem Betrag der gemessenen Momentanbeschleunigung und der aktuellen Position des Fahrkorbs (deutlich oberhalb der untersten Haltestelle) kann es sinnvoll sein, die Fahrkorbbremseinheiten kaskadierend zu aktivieren. Sofern eine unzulässige Beschleunigung gemessen wird, wird zunächst nur ein Teil der Aktuatoren so angesteuert, dass ihre Kolbenstange den Bremsbelag gegen die Schiene drückt. Wenn nach einer bestimmten, kurzen Zeit nach dem Ansprechen der Sicherheitsbremse noch immer eine Momentanbeschleunigung a und/oder ein Δa gemessen wird, die außerhalb eines bestimmten Grenzwerts liegt, dann werden ein weiterer oder weitere bzw. die restlichen Aktuatoren so angesteuert, dass ihr Kolben nun ebenfalls in Schließrichtung drückt. Eine solche Auslösestrategie hat den Vorteil, dass die Fahrgäste nicht unnötig einer harten Verzögerung ausgesetzt werden.
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Wird z. B. auf Grund des Auftretens eines entsprechend hohen Beschleunigungssignals Freifall detektiert und fällt im Zuge dessen auch der Stroms aus (Blackout Netzstrom und Versagen der Notstromversorgung), dann spricht die Sicherheitsbremse ISB, sofern sie nicht schon zuvor auf der Grundlage des von der Schachtkopierung gelieferten Signals wegen Überbeschleunigung aktiviert wurde, auf Grund des Stromausfalls an. Letzteres im Regelfall deshalb, weil die sie in gelüfteter Stellung haltenden Kräfte in Folge des Stromausfalls zusammenbrechen.
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Notstopp:
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Im Falle eines Notstopps ohne Stromausfall, beispielsweise weil sich die Fahrkorbtüren während der Fahrt geöffnet haben, wird die Sicherheitsbremse ISB vom Sicherheitskreis aktiviert. Die Sicherheitsbremse fällt vorzugsweise mit maximaler Geschwindigkeit ein. Die Sicherheitsbremse wird dann vorzugsweise so geregelt, dass sie eine Verzögerung < 1 g bewirkt, idealerweise in Gestalt einer mittleren Verzögerung zwischen 0,5 g und 0,7 g.
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Sinngemäß Gleiches gilt für das Zusammentreffen von Notstopp und Stromausfall (Blackout Netzstrom und Versagen der Notstromversorgung), mit dem Unterschied, dass die Sicherheitsbremse durch den Stromausfall aktiviert wird, sofern der Sicherheitskreis nicht schon zuvor angesprochen hat.
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Übergeschwindigkeit (eingeseilt):
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Wird z. B. auf Grund des Auftretens eines überhöhten Geschwindigkeitssignals (ggf. bei gleichzeitig unkritischem Beschleunigungssignal) Übergeschwindigkeit in eingeseiltem Zustand detektiert und liegt kein Stromausfall vor, wird die Sicherheitsbremse aktiviert. Die Sicherheitsbremse fällt vorzugsweise mit maximaler Geschwindigkeit ein und wird dann vorzugsweise so geregelt, dass sich eine Verzögerung < 1 g einstellt, idealerweise in Gestalt einer mittleren Verzögerung zwischen 0,5 g und 0,7 g.
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Sinngemäß Gleiches gilt für das Zusammentreffen von Übergeschwindigkeit in eingeseiltem Zustand und Stromausfall, mit dem Unterschied, dass die Sicherheitsbremse durch den Stromausfall aktiviert wird, sofern der Sicherheitskreis nicht schon zuvor angesprochen hat.
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Einfahren in die Haltestelle:
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Die Sicherheitsbremse wird aktiviert.
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Die Aktivierung der Sicherheitsbremse erfolgt vorzugsweise gesteuert oder geregelt, in dem Sinne, dass die Geschwindigkeit, mit der die Sicherheitsbremse einfällt, durch die Regelung oder Steuerung beeinflusst bzw. verringert wird, um so weder den Eindruck eines abrupten Bremsvorgangs zu vermitteln noch störende Geräusche entstehen zu lassen. Das bedeutet, dass die Sicherheitsbremse mit voller Kraft schließt, aber die volle Kraft erst nach einiger Zeit ansteht.
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Zudem können die Steuerung und das geregelte oder gesteuerte Einfallen der Sicherheitsbremse dazu beitragen, den Landevorgang ohne Präzisionsverlust zu verkürzen:
Der Fahrkorb wird dann mit einer gegenüber dem bisher üblichen vorsichtigen „Herantasten“ an die Haltelinie erhöhten Geschwindigkeit an die Haltelinie herangefahren und die Sicherheitsbremse fällt noch vor dem Erreichen oder Überfahren der Haltelinie geregelt oder gesteuert ein, um den Fahrkorb ohne spürbaren Ruck so einzubremsen, dass er genau an der Haltelinie zum Stehen kommt.
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Sollte es noch in der Haltestelle zu einem Stromausfall kommen (Blackout Netzstrom und Versagen oder Erschöpfung der Notstromversorgung), schließt die Sicherheitsbremse ISB auf Grund des Stromausfalls vollständig (sofern nicht schon zuvor geschehen) und bleibt für die Zeit des Stromausfalls auch geschlossen.
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Die Sicherheitsbremse wird immer so geschlossen, dass sie den Fahrkorb in einer bestimmten Position hält, wenn der Fahrkorb positionsgenau in einer Haltestelle zum Stehen gekommen ist, unabhängig vom aktuellen, sich durch Be- und Entladung an dieser Haltestelle ändernden Gewicht des Fahrkorbs.
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Es kann günstig sein, die Sicherheitsbremse nach dem Beenden des Be- und Entladevorgangs nicht schlagartig zu lüften, sondern derart gesteuert oder geregelt zu lüften, dass der Fahrkorb auch unter dem Einfluss einer jetzt vielleicht wesentlich größeren Beladung nicht erst spürbar um einige mm durchsackt, bevor die eigentliche Fahrt beginnt. Dementsprechend ist die fahrkorbeigene Steuerung ausgelegt.
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Das Prinzip der erfindungsgemäßen Fahrkorbbremseinheiten
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Die 3 zeigt das Hydraulikschaltbild einer der Fahrkorbbremseinheiten, die zur Realisierung eines der beiden soeben vorgestellten Konzepte zum Einsatz kommen kann, insbesondere zur Realisierung des ersten Konzepts.
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Typischerweise besteht die Bremse nicht aus einem einzigen, sondern mehreren, vergleichbar aufgebauten hydraulischen Aktuatoren, idealerweise genau drei Stück, ansonsten vorzugsweise zwei bis sechs Stück.
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Dementsprechend sind im rechten Bereich der 3 schematisch drei hydraulische Aktuatoren 11.1 bis 11.3 zu erkennen, die hier jeweils aus einem Zylinder 12 mit einem Kolben 13 bestehen, der den betreffenden Zylinder vorzugsweise jeweils in zwei sich beidseitig des Kolbens gegenüberliegende Arbeitskammern 14 und 15 unterteilt – der besseren Übersicht halber sind die Bezugsziffern 12, 13, 14 und 15 nur für den ersten Aktuator 11.1 eingezeichnet.
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Jeder hydraulische Aktuator wirkt hier mit zwei Bremsbelägen 16 zusammen, die ihrerseits auf eine Schiene bzw. eine Fahrkorbführungsschiene 2 wirken. Wie später noch näher zu erläutern ist, können bei richtiger Ausgestaltung jedoch auch zwei oder mehrere Aktuatoren auf ein und denselben Bremsbelag bzw. ein und dasselbe Paar Bremsbeläge wirken.
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Solange hinreichender hydraulischer Druck in der betreffenden Arbeitskammer 14 ansteht, hält der hydraulische Aktuator seinen Kolben bzw. die damit verbundene Kolbenstange gegen die Spannung des jeweiligen Federelements 17 in gelüfteter Position, in der keine Druckkraft auf den zugeordneten Bremsbelag 16 ausgeübt wird. Die Federelemente 17 bilden gemeinsam das sog. Hauptfederelement.
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Für den hydraulischen Druckaufbau sorgt eine vorzugsweise durch einen Elektromotor 18 angetriebene Hydraulikpumpe 19. Typischerweise ist ein Ausgleichsbehälter 20 vorgesehen, der die Wärmedehnung der Hydraulikflüssigkeit und eventuelle Mikroleckagen ausgleicht.
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Die Hydraulikpumpe 19 ist mit ihrer einen Seite, die im Normalbetrieb („Bremse lüften/Bremswirkung reduzieren“) die Druckseite D darstellt, mit den ersten Arbeitskammern 14 der hydraulischen Aktuatoren verbunden und mit ihrer anderen Seite, die im Normalbetrieb die Saugseite S darstellt, mit den zweiten Arbeitskammern 15 der hydraulischen Aktuatoren. Idealerweise kommt als Hydraulikpumpe eine Kolbenpumpe (vorzugsweise eine Mehrzylinderkolbenpumpe) zum Einsatz, da eine Kolbenpumpe bei Kopplung mit einem geeigneten Elektromotor besonders gut geeignet ist, um einen sog. Zweiquadrantenbetrieb zu verwirklichen. Unter einem „Zweiquadrantenbetrieb“ wird hier ein Betrieb verstanden, in dem die Hydraulikpumpe einmal als Pumpe betrieben wird, die Druck aufbaut und Hydraulikflüssigkeit in die für das Offenhalten der Bremse zuständigen Arbeitskammer drückt, und ein andermal als Hydraulikmotor, der durch den aus der für das Offenhalten der Bremse zuständigen Arbeitskammer abströmenden Hydraulikflüssigkeitsstrom angetrieben wird und der dabei vom Elektromotor mit einem Bremsmoment beaufschlagt wird, das die Abströmgeschwindigkeit vorgibt.
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Dieses Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass es als in sich geschlossenes System betrieben wird. Das bedeutet, dass die Hydraulikpumpe 19 nicht Hydraulikflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter in einen Arbeitsraum des jeweiligen Kolbens pumpt, das von dort aus zu gegebener Zeit wieder in den Vorratsbehälter entlassen wird. Stattdessen pumpt die Hydraulikpumpe das Öl nur um, von einer auf einer ersten Seite des jeweiligen Hydraulikkolbens liegenden Arbeitskammer 14 in eine auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens befindlichen Arbeitskammer 15. Das ermöglicht eine besonders schnell und feinfühlig ansprechende Steuerung oder Regelung der Geschwindigkeit, mit der das Öl die Arbeitskammer verlässt, die für das Offenhalten der Bremse zuständig ist oder mit der das Öl in diese Arbeitskammer zufließt. Dies deshalb, weil es das geschlossene System ermöglicht, ohne Zeitverzögerung (die sonst u. U. für ein Wiederansaugen von druckloser Hydraulikflüssigkeit aus dem Tank entsteht) im Zweiquadrantenbetrieb von einem Quadranten in den anderen zu wechseln.
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Es ist ein extern ansteuerbares Ventil V2 vorgesehen. Dieses trennt, wenn es geschlossen ist, die ersten Arbeitskammern 14 von dem Zweig des Hydrauliksystems ab, in dem die Hydraulikpumpe 19 und die zweiten Arbeitskammern 15 liegen. Dieses Ventil ermöglicht es, die Bremse nahezu ohne Energieaufwand gelüftet zu halten – ist das Ventil V2 geschlossen, dann werden die unter Druck stehenden und die für die Überwindung der von den Federelementen 17 in Einfallrichtung wirkenden Kraft sorgenden ersten Arbeitskammern vom restlichen Hydraulikkreislauf abgetrennt und der in ihnen herrschende Druck wird „eingesperrt“, es muss nur der geringe Strom zum Geschlossenhalten des Ventils aufgebracht werden.
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Zusätzlich ist ein zweites extern ansteuerbares hydraulisches Ventil V1 vorgesehen, das in seinem geöffneten Zustand die ersten Arbeitskammern 14 und die zweiten Arbeitskammern 15 der hydraulischen Aktuatoren hydraulisch kurzschließt, d. h. für eine hydraulische Verbindung sorgt, die den Druckausgleich zwischen den ersten und den zweiten Arbeitskammern nicht wesentlich behindert, und in der insbesondere kein Drosselelement angeordnet ist, d. h. kein Element, das den hydraulischen Widerstand willkürlich erhöht.
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Optional ist ein drittes extern ansteuerbares hydraulisches Ventil V3 vorgesehen, das in seinem geöffneten Zustand für eine gedrosselte hydraulische Verbindung zwischen den ersten Arbeitskammern 14 und den zweiten Arbeitskammern 15 sorgt. Unter einer „gedrosselten Verbindung“ wird dabei jedenfalls eine Verbindung verstanden, die einen hydraulischen Widerstand aufweist, der um mindestens den Faktor 1,5, besser um mindestens den Faktor 2,5 höher ist als der hydraulische Widerstand einer ebenso langen, keine Drossel aufweisenden Leitung oder zumindest als der hydraulische Widerstand der vom Ventil V2 angesteuerten Kurzschlussleitung. Die Drosselwirkung kann dabei von dem Ventil V3 selbst ausgehen und/oder von einer mit dem Ventil in Reihe geschalteten Drossel, die in 3 die Bezugsziffer 21 trägt.
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Vorzugsweise sind alle Ventile solche, die bei Stromausfall selbsttätig öffnen, d. h. die bestromt werden müssen, um sie in ihrer Schließstellung zu halten.
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Im normalen Fahrbetrieb sind die ersten Arbeitskammern 14 mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit gefüllt, alle Ventile geschlossen und die hydraulische Pumpe steht vorzugsweise still. Die Bremsbeläge 16 werden dadurch in ihrer gelüfteten Position gehalten, ohne dass besonderer Energieaufwand erforderlich ist, denn mehr als eine die Ventile in ihrer Schließstellung haltende Bestromung der Ventile ist nicht erforderlich.
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Um die Bremse schnellstmöglich einfallen zu lassen, öffnet die fahrkorbeigene Steuerung 10 das Ventil V1, so dass der hydraulische Druck in den Arbeitskammern 14 zusammenbricht, indem über das Ventil V1 ein Druckausgleich zwischen den Arbeitskammern 14 und 15 stattfindet. Nachdem der Druckausgleich stattgefunden hat, werden der oder die Bremsbeläge 16 mit maximaler, von dem oder den Federelementen 17 vorgegebener Kraft gegen die Schiene bzw. Fahrkorbführungsschiene 2 gepresst, die Bremse spricht also in kürzester Zeit mit ihrer Nenn-Bremskraft, d. h. mit ihrer maximalen Bremskraft an.
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Um die Bremse verzögert einfallen zu lassen, öffnet die fahrkorbeigene Steuerung 10 nur das Ventil V3. Dadurch baut sich der Druck zwischen den ersten und den zweiten Arbeitskammern 14, 15 nur zeitverzögert ab, der zeitliche Verlauf des Druckabbaus wird hier durch die Drossel 21 vorgegeben. Das hat zur Folge, dass die Bremse zeitverzögert einfällt und ihre volle Bremskraft erst nach einer gewissen Zeit erreicht.
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Das Ventil V2 kann dazu benutzt werden, um bedarfsweise weiteren Einfluss auf die Geschwindigkeit zu nehmen, mit der die Bremse einfällt.
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Die Ventile V1 und V3 (sofern vorhanden) bleiben geschlossen. Das Ventil V2 wird geöffnet, gleichzeitig oder zuvor wird die hydraulische Pumpe 19 in Gang gesetzt.
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Im Übrigen zeichnen sich die erfindungsgemäßen Konstruktionen bevorzugt durch die besondere Betriebsart der Hydraulikpumpe aus.
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Theoretisch kann die hydraulische Pumpe 19 so zum Einsatz kommen, dass sie eine gewisse Pumpwirkung in Richtung der Arbeitskammern 14 entfaltet, die jedoch nur so groß ist, dass der Leckagestrom der durch die Wirkung eines Federelementes 17 aus der betreffenden Arbeitskammer 14 verdrängten Hydraulikflüssigkeit größer ist als die Pumpwirkung, so dass die Geschwindigkeit, mit der die Hydraulikflüssigkeit aus der betreffenden Arbeitskammer 14 verdrängt wird, über die momentane Pumpleistung der Hydraulikpumpe steuerbar oder regelbar ist, um die Geschwindigkeit zu beeinflussen, mit der die Bremse einfällt. Die Hydraulikpumpe wird dann vorzugsweise pendelnd um den Bereich herum betrieben, in dem der Leckagestrom der Hydraulikflüssigkeit, die das betreffende Federelement über die Pumpe zurückzudrängen versucht, sich mit dem von der Pumpe geförderten Strom der Hydraulikflüssigkeit die Waage hält, so dass zur momentanen Verringerung der Bremskraft die Pumpendrehzahl nur etwas verringert werden muss und zur momentanen Erhöhung der Bremskraft die Pumpendrehzahl nur etwas erhöht werden muss. Das setzt allerdings die Verwendung einer Pumpe voraus, die einen nennenswerten Leckagestrom zulässt, wenn sie nicht oder nur mit verringerter Leistung angetrieben wird.
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Bei hochqualitativen hydraulischen Pumpen und insbesondere Kolbenpumpen wird der Leckagestrom zu gering sein, um die hydraulische Pumpe in der soeben geschilderten Art und Weise die Geschwindigkeit, mit der die Hydraulikflüssigkeit aus der betreffenden Arbeitskammer 14 verdrängt wird, beeinflussen zu lassen. Als Alternative wird die Pumpe dann wechselweise als vom Elektromotor in Förderrichtung angetriebene hydraulische Pumpe oder als „Hydraulikmotor“ eingesetzt, der den Elektromotor – ggf. generatorisch – antreibt, entgegen der Förderrichtung im Pumpbetrieb. Durch entsprechende elektrische Beschaltung des Elektromotors kann das Drehmoment eingestellt werden, gegen das der „Hydraulikmotor“ arbeiten muss, bzw. die Drehzahl des „Hydraulikmotors“, wodurch die Geschwindigkeit beeinflusst wird, mit der die Bremse einfällt.
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Gegebenenfalls kann das Ventil V2 zudem das Ventil V3 überflüssig machen. Das kann entweder aktiv erfolgen, indem die hydraulische Pumpe in der soeben schon geschilderten Art und Weise gezielt so angesteuert wird, dass sich der Druckausgleich zwischen den Kammern langsamer vollzieht. Das kann bei entsprechender Auslegung der hydraulischen Pumpe ggf. auch passiv erfolgen, indem die bei stillgesetzter Pumpe über die Pumpe fließende Leckage gerade (nur) so groß ist, dass die Bremse mit der gewünschten und ansonsten bei Vorhandensein von V3 über die Drossel 21 vorgegebenen zeitlichen Verzögerung bis zum Erreichen der vollen Bremskraft einfällt.
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Anzumerken ist noch, dass die hydraulische Pumpe optional auch so eingerichtet sein kann, dass sie die Hydraulikflüssigkeit aktiv aus den Arbeitskammern 14 in die Arbeitskammern 15 pumpt und so für ein noch schnelleres Einfallen der Bremse mit maximaler Bremskraft sorgt – verglichen mit dem bloßen hydraulischen „Kurzschluss“ durch Öffnen des Ventils V1.
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Anzumerken ist noch, dass eine Fahrkorbbremseinheit nach dem Muster der 3 besonders gut dazu geeignet ist, um das oben anhand der 1 vorgestellte erste Konzept zu verwirklichen. Dies deshalb, weil ein weiteres Ventil V4 vorgesehen sein kann, mit Hilfe dessen einer oder mehrere Aktuatoren (im von 3 gezeigten Fall der Aktuator 11.1) wahlweise zu- oder abgeschaltet werden können.
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Es genügen dann zwei der von 3 gezeigten Fahrkorbbremseinheiten, um das oben vorgestellte Konzept aus zwei Sicherheitsbremsen ESB und zwei Zusatzbremsen ESG zu verwirklichen, weil ein erster Teil der Aktuatoren (bei dem von 3 gezeigten Beispiel die Aktuatoren 11.2 und 11.3) alle der Sicherheitsbremse zugeordneten Funktionen verwirklicht, während einer oder mehrere Aktuatoren (in dem von 3 gezeigten Beispiel der Aktuator 11.1) mit Hilfe des Ventils V4 zugeschaltet werden, wenn die der Zusatzbremse zugeordnete Funktion verwirklicht wird und maximale Bremskraft aufgebracht werden soll, z. B. um den Freifall zu beherrschen.
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Die 4 zeigt das Hydraulikschaltbild einer anderen, vereinfachten Version der Bremseinheiten, die insbesondere zur Verwirklichung des oben beschriebenen zweiten grundlegenden Konzepts zum Einsatz kommen können.
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Um eine gewisse Redundanz zu verwirklichen, kommen hier zwei oder mehrere synchron betätigte Aktuatoren 11.1 und 11.2 zum Einsatz. Die Möglichkeit einer kaskadierten Betätigung der Aktuatoren 11.1 und 11.2 ist hier, wo es insbesondere um effiziente Fertigung für große Serien geht, nicht vorgesehen, kann aber ggf. sinnvoll sein.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde auch der Ventileinsatz unter Kostengesichtspunkten optimiert. Es ist nur noch ein extern ansteuerbares Ventil V1 vorhanden, das in seinem geöffneten Zustand die ersten Arbeitskammern 14 und die zweiten Arbeitskammern 15 der hydraulischen Aktuatoren hydraulisch kurzschließt, d. h. für eine hydraulische Verbindung sorgt, die den Druckausgleich zwischen den ersten und den zweiten Arbeitskammern nicht wesentlich behindert. Das Ventil V1 wird immer dann betätigt, wenn die Bremse schneller einfallen soll. Für das langsamere Einfallen der Bremse ist das Ventil V2 zuständig. Sobald dies geöffnet ist, drücken die Kräfte des oder der Federelemente 17 Hydraulikflüssigkeit als Leckagestrom an dem Pumporgan der Hydraulikpumpe 19 vorbei oder über die alternativ in diesem Moment als „Hydraulikmotor“ betriebene Pumpe in Richtung der Kammer 15. Je nachdem, mit welcher Drehzahl die Pumpe läuft, beeinflusst sie die Geschwindikeit mit der die Hydraulikflüssigkeit von der Kammer 14 in die Kammer 15 strömt. Auf die gleiche Art und Weise kann die Einfallgeschwindigkeit und ggf. auch die momentane Bremskraft geregelt oder gesteuert werden, wie bereits oben beschrieben.
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Die konkrete Ausführung der erfindungsgemäßen Fahrkorbbremseinheiten
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Die 5 und 6 zeigen ein praktisches Ausführungsbeispiel einer der Bremseinheiten, wie sie im Rahmen der Erfindung vorzugsweise zum Einsatz kommen.
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Wendet man sich zunächst der 5 zu, dann erkennt man Folgendes:
Die Fahrkorbbremseinheit umfasst einen hydraulischen Steuerblock 22.
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Idealerweise sind alle hydraulischen Komponenten im Steuerblock 22 untergebracht und/oder schlauchlos direkt an ihn angeflanscht. Am allerbesten ist es, wenn auch der Bremssattel zumindest überwiegend oder vollständig ein integraler Bestandteil des Steuerblocks ist (nicht figürlich dargestellt). Ansonsten ist die Gestaltung so, wie sie nachfolgend anhand der Figuren beschrieben wird.
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Meist sind an einer Seite des Steuerblocks 22 die hydraulischen Aktuatoren 11.1 bis 11.3 angeflanscht, im vorliegenden Fall drei Stück. Sie sind vorzugsweise über Bohrungen in ihren Kontaktflächen hydraulisch direkt mit entsprechenden Bohrungen in den komplementären Kontaktflächen des hydraulischen Steuerblocks 22 verbunden. Gut zu erkennen sind auch die Druckfedern 33, die von den in 5 als solche nicht zu erkennenden Kolbenstangen 31 der Aktuatoren durchgriffen werden. Die Druckfedern 33 bilden gemeinsam die Hauptfedereinheit, sie entsprechen funktional den Federelementen 17, die in den 3 und 4 dargestellt sind.
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Vorzugsweise an die über Eck benachbarte Seite des Steuerblocks ist ein Haltewinkel 23 angeflanscht, der den eigentlichen Bremssattel 24 trägt, in dem die an den Bremsbelagträgern 25 befestigten Bremsbeläge 16 derart beweglich gehalten sind, dass sie von zwei Seiten her gegen die Oberfläche einer Schiene zugestellt und angepresst werden können.
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Der Steuerblock 22 bildet zusammen mit den Aktuatoren 11.1 bis 11.3 ein in sich geschlossenes hydraulisches System, d. h. er trägt die Hydraulikpumpe 19 und deren Antrieb bzw. Motor 18, die Ventile V1, V2 und, soweit vorhanden, auch V3 und V4 sowie den Ausgleichsbehälter 20. Eine separate Verrohrung ist insoweit überflüssig, als in dem Steuerblock mit Ausnahme der unmittelbar zur Hydraulikpumpe 19 führenden oder unmittelbar von ihr abgehenden Leitungen durch geeignete Bohrungen alle zur Verbindung der einzelnen hydraulischen Komponenten erforderlichen Leitungen durch geeignete Bohrungen dargestellt werden. Diese Art der Ausführung hat den großen Vorteil, dass das hydraulische Leitungssystem sehr starr ist, unnötige Elastizitäten, wie sie üblicherweise durch separate Rohre fast unvermeidlich ins Spiel kommen, werden im Wesentlichen vermieden. Das ist insbesondere dort sehr wichtig, wo mit Hilfe der hydraulischen Pumpe die Bremskraft geregelt werden soll oder wo Wert darauf gelegt wird, durch bloßes Öffnen eines Ventils einen definiert gedrosselten Druckabfall erzeugen zu können, der die Bremsbeläge über einen gewissen, verzögerten Zeitraum hinweg nach und nach einfallen lässt, bis nach einiger Zeit die volle Bremskraft erreicht wird.
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Vorzugsweise sind dem Steuerblock 22 auch noch eine ihm eigene elektronische Steuerung und mindestens ein Beschleunigungsaufnehmer zugeordnet, was hier allerdings nicht figürlich dargestellt ist. Mit Hilfe des Beschleunigungsaufnehmers kann, wie oben schon angeklungen ist, die momentane Bremskraft der Fahrkorbbremseinheit ermittelt und gesteuert oder vorzugsweise geregelt werden.
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Die die erwähnten Komponenten umfassende Fahrkorbbremseinheit ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie jedenfalls hydraulikseitig „plug&play“-fähig ist, d. h. nur noch einer Verbindung zum Leistungsnetz und zur Signalübermittlung bedarf, aber keiner hydraulikseitigen Installationsarbeiten mehr.
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Der Bremssattel 24 ist vorzugsweise als Kasten mit einer Grundplatte ausgeführt, von deren Hauptfläche auf einer Seite vorzugsweise rundum Randelemente R abstehen, vgl. 5. Die Randelemente R sind jedenfalls an den sich gegenüberliegenden Stellen unterbrochen, an denen jeweils ein U-förmiger Durchlass 26 für die mit den Bremsbelägen interagierende Schiene gebildet werden muss, vgl. wiederum 5.
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Erfindungsgemäß zeichnet sich die Bremseinheit nicht zuletzt dadurch aus, dass die Bremsbeläge 16 nicht gleitend im Bremssattel 24 gelagert sind, sondern mit Spiel federnd an dem Bremssattel 24 gehalten sind.
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Zu diesem Zweck sind die Bremsbeläge 16 einzeln oder in mehrere Teilbeläge aufgeteilt an einem Bremsbelagträger 25 befestigt, vorzugsweise verschraubt.
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Wie man am besten anhand der 6 erkennt, wird zu diesem Zweck jeder der Bremsbelagträger 25 von einem Blattfederpaket 27 durchgriffen, das beidseitig an dem betreffenden Bremsbelagträger übersteht und dort jeweils ein Auge 28 bildet, das es erlaubt, das Blattfederpaket mit Hilfe einer es durchgreifenden Halteschraube 29 an dem Bremssattel 24 festzulegen. Vorzugsweise ist es so, dass das Blattfederpaket 27 des einen Bremsbelagträgers 25 jeweils an einem Schenkel der U-förmigen Durchlässe 26 festgeschraubt ist, während das Blattfederpaket 27 des anderen Bremsbelagträgers 25 jeweils an dem anderen, gegenüberliegenden Schenkel der U-förmigen Durchlässe 26 festgeschraubt ist. Festzuhalten ist, dass die Blattfederpakete 27 ausschließlich eine Führungsfunktion haben und daher funktional nichts mit der Hauptfedereinheit oder der Hilfsfedereinheit zu tun haben und insbesondere nicht als Bestandteil derselben angesehen werden können. Insbesondere setzen sie dem Einrücken der Bremse keinen spürbaren Widerstand entgegen.
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Dabei sind die beiden Augen 28 jedes Blattfederpakets 27 unterschiedlich gestaltet. Das – bei bestimmungsgemäßem Einbau – in Richtung der Abwärtsfahrt voreilende Auge ist so gestaltet, dass es die ihm zugeordnete Halteschraube 29 praktisch spielfrei aufnimmt. Über dieses Auge können daher große Zugkräfte übertragen werden, wie sie beim Fangen des Fahrkorbs auftreten. Demgegenüber ist das in Richtung der Abwärtsfahrt nacheilende Auge so gestaltet, dass es zusammen mit der ihm zugeordneten Halteschraube 29 ein Loslager bildet, derart, dass sich das Blattfederpaket 27 im Zuge des Anpressens an die Schiene im Wesentlichen ungehindert verformen kann, ohne dass hinderliche Zugspannungen in Richtung parallel zur Längsachse der einzelnen Blattfedern dies verhindern, wie das bei beidseitig fest durch spielfrei in den Augen sitzenden Halteschrauben 29 eingespannten Blattfedern der Fall wäre.
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Wie man sieht, ist jeder der beiden Bremsbelagträger 25 vorzugsweise im Bereich seiner Mitte mit dem Blattfederpaket verstiftet oder – wie hier – mit Hilfe von Federverankerungsschrauben 30 verschraubt, so dass der Bremsbelagträger 25 nicht von seinem Blattfederpaket 27 abgezogen werden kann. Im Regelfall nimmt diese Verschraubung auch die Querbremskäfte auf, d. h. die Kräfte, die in Reaktion auf die zwischen der Schienenoberfläche und den Bremsbelägen wirkende Bremsreibung auftreten.
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Von Interesse ist noch, dass jeder der Bremsbelagträger an seinem oberen und unteren stirnseitigen Rand in dem mit „Ü“ gekennzeichneten Übergriffsbereich ein Stück weit von dem Bremssattel 24 bzw. dem Randelement R des Bremssattels 24 übergriffen wird, vgl. 5. Das erhöht die Sicherheit, da selbst im Falle des Versagens der Haltewirkung eines Blattfederpakets der betroffene Bremsbelagträger 25 nicht aus dem Bremssattel 24 herausgedrückt werden kann, sondern stattdessen immer noch Bremskräfte überträgt, nunmehr allerdings im bei ordnungsgemäßer Funktion nicht gegebenen unmittelbaren Kontakt zwischen dem Bremssattel 24 und dem Bremsbelagträger 25.
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Bis hierhin sind die sich gegenüberliegenden Bremsbelagträger 25 spiegelbildlich baugleich.
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Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, dass nur einer der sich gegenüberliegenden Bremsbelagträger 25 unmittelbar von den hydraulischen Aktuatoren 11.1 bis 11.3 mit Kraft beaufschlagt wird, dieser Bremsbelagträger hält den oder die sog. aktiven Bremsbeläge.
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Gut zu erkennen sind in der 6 die hier drei Aktuatoren 11.1 bis 11.3, die jeweils einen Zylinder 12 und einen mit der gleich noch näher zu erläuternden Kolbenstange verbundenen Kolben 13 aufweisen, der den Zylinder 12 in eine erste Arbeitskammer 14 und eine zweite Arbeitskammer 15 unterteilt, wie bereits in den 3 und 4 dargestellt – wobei auch in 6 der besseren Übersicht halber die Bezugszeichen 12, 13, 14, 15 nur in den ersten Aktuator 11.1 eingezeichnet sind, aber sinngemäß auch für die Aktuatoren 11,2 und 11.3 gelten.
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Der unmittelbar mit der Kraft der Aktuatoren 11 zu beaufschlagende Bremsbelagträger 25 ist vorzugsweise nicht mit den Kolbenstangen 31 der Aktuatoren 11 verbunden. Die Kolbenstangen 31 können vielmehr vorzugsweise ausschließlich Druckkräfte auf die den Bremsbelägen 16 abgewandte Rückseite des Bremsbelagträgers 25 übertragen, und der Bremsbelagträger überträgt auf Grund seiner speziellen Lagerung an dem Blattfederpaket 27 seinerseits im Wesentlichen keine Querkräfte auf die Kolbenstangen 31. Das erlaubt es – obwohl hier im Unterschied zu dem, was die 3 und 4 zeigen, mehrere Aktuatoren gemeinsam auf einen einzigen Bremsbelagträger 25 wirken –, den Bremsbelagträger je nach Größe der momentan benötigten Bremskraft unter Zuhilfenahme aller Aktuatoren 11.1 bis 11.3 gemeinsam oder nur unter Zuhilfenahme eines oder einer reduzierten Zahl von Aktuatoren zu betätigen. Zudem schont eine solche Ausgestaltung die Kolbenstangendichtungen und die Kolbenstangenführungen.
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Dabei trägt jede der Kolbenstangen 31, wie schon oben im Zusammenhang mit 5 angesprochen, eine vorzugsweise als Schraubenfeder ausgeführte Druckfeder 33. Diese ist so zwischen der Kolbenstange 31 und dem Bremssattel 24 festgesetzt, dass sie die Kolbenstange 31 in Schließstellung zwingt, solange am mit ihr verbundenen Kolben 13 kein hydraulischer Druck anliegt. Diese Druckfedern 33 geben die Nennkraft vor, mit der dieser Bremsbelagträger 25 z. B. bei Stromausfall gegen die Schiene gedrückt wird, und damit die Nennbremskraft. Die Gesamtheit der Druckfedern wird daher auch hier Hauptfedereinheit genannt. Umgekehrt werden die Kolbenstangen 31 gegen die Kraftwirkung der Druckfedern 33 in Lüftstellung gezwungen, wenn in den ersten Arbeitskammern 14 entsprechender hydraulischer Druck anliegt. Befinden sich somit alle Kolbenstangen in Lüftstellung, dann kann der Bremsbelagträger 25 mitsamt den von ihm gehaltenen Bremsbelägen 16 durch das ihm zugeordnete Blattfederpaket aus der eingefallenen Stellung in Lüftstellung überführt werden.
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Vorzugsweise durchgreift jede Kolbenstange 31 die ihr zugeordnete Druckfeder 33, die sich mit ihrer dem Bremsbelagträger abgewandten Seite gegen den Bremssattel 24 bzw. dessen bereits oben erwähntes Randelement abstützt und mit ihrer anderen Seite gegen einen mit der Kolbenstange 31 verbundenen Federteller 34.
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Der gegenüberliegende, nicht unmittelbar mit der Aktuatorkraft zu beaufschlagende Bremsbelagträger 25 hält hier den oder die sog. passiven Bremsbeläge. Er ist vorzugsweise nicht starr, sondern mit Hilfe eines weiteren Federelements, das hier die Gestalt von Tellerfederpaketen 36 besitzt und Hilfsfedereinheit genannt wird, mehr als nur unwesentlich nachgiebig im Bremssattel 24 gelagert. Die Hilfsfedereinheit ist so dimensioniert, dass die von ihr entwickelte Federkraft in einer bestimmten Stellung der von der Hauptfedereinheit aufgebrachten Federkraft das Gleichgewicht hält.
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Der Grund für den Einbau der Hilfsfedereinheit ist der, dass eine starre Lagerung dieses Bremsbelagträgers die Bremse derart hart ansprechen ließe, dass kein zeitverzögertes Einfallen („über einen gewissen, gestreckten Zeitraum ansteigende Bremskraft bis zum Erreichen der maximalen Bremskraft“) der Bremskraft und erst recht kein Regeln oder Steuern der Bremskraft möglich wäre. Denn bei einer starren Lagerung des gegenüberliegenden Bremsbelagträgers wäre es so, dass sich das Volumen der Arbeitskammer 14 praktisch ab dem Moment nicht mehr ändern würde, ab dem die Bremsbeläge gegen die Schiene anzuliegen beginnen, so dass nun jede weitere Druckerhöhung oder Druckabsenkung in der Arbeitskammer 14 sofort zu einer extremen Änderung der Bremskraft führen würde, die nicht sinnvoll beherrschbar ist.
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Um die Beweglichkeit des zweiten Bremsbelagträgers 25 sicherzustellen, sind an seiner Rückseite mehrere Führungsstifte verankert bzw. Führungsschrauben 35 eingeschraubt, die mit ihrer dem Bremsbelagträger abgewandten Seite den Bremssattel 24 bzw. dessen bereits oben erwähntes Randelement durchgreifen. Dazwischen liegen weitere Druckfederelemente, hier in Gestalt eines Tellerfederpakets 36, das jeweils auf der ihm zugeordneten Führungsschraube 35 aufgefädelt ist. Hierdurch kann der zweite Bremsbelagträger gegen die immer weiter zunehmende Spannung der hier bevorzugt durch Tellerfederpakete gebildeten Hilfsfedereinheit ausweichen, was die Kennlinie wesentlich weicher macht, da kleine Druckänderungen somit nicht mehr extrem große Änderungen der Bremskraft zur Folge haben.
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Bemerkenswert ist indes, dass auch der zweite Bremsbelagträger 25 im Wesentlichen an einem Blattfederpaket 27 gehalten ist und die beim Bremsen auftretenden Kräfte vollständig oder zumindest im Wesentlichen über das Blattfederpaket 27 auf den Bremssattel 24 übertragen werden, nicht über die Führungsschrauben 35. Diese laufen vorzugsweise mit großzügigem Spiel in dem Bremssattel 24, um die Beweglichkeit des zweiten Bremsbelagträgers nicht zu beeinträchtigen oder durch Reibungskräfte zu verfälschen. Die Funktion der Führungsschrauben 35 beschränkt sich im Wesentlichen darin, die Tellerfederpakete 36 an Ort und Stelle zu halten und mit ihren auf der dem Bremsbelagträger abgewandten Seite aus dem Bremssattel herausragenden Köpfen bzw. den darunter liegenden Kontermuttern 37 zu verhindern, dass sich der Bremsbelagträger unter dem Einfluss der Tellerfederpakete zu weit gegenüber dem Bremssattel in Richtung der Schiene bzw. Führungsschiene 2 verschiebt und dort womöglich schleift. Insbesondere das Vorsehen der besagten Kontermuttern 37 ist günstig, da auf diese Art und Weise die Position eingestellt werden kann.
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Zur Abrundung der Beschreibung dessen, was zumindest im Rahmen der Weiterbildung der Erfindung erfindungswesentlich sein kann, sei noch auf die verstellbaren Anschläge 38 hingewiesen, die hier als vorzugsweise durch Konterung festzusetzende Anschlagschrauben ausgeführt sind. Hiermit kann der Weg, um den der zweite Bremsbelagträger ausweichen kann, begrenzt werden. So kann bei Bedarf sichergestellt werden, dass die Bremseinheit ab einem gewissen Punkt eine steil ansteigende Kennlinie aufweist, also ggf. mit jeder weiteren Druckerhöhung auf Seiten der Aktuatoren eine steil ansteigende Bremskraft erzeugt.
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Nochmals darauf hinzuweisen ist, dass die soeben anhand der Figuren beschriebene Bremse auch als Betriebsbremse zum Einsatz kommen kann. Dann wird die bisher benötigte Motorbremse, meist in Gestalt einer Scheiben- oder Trommelbremse, die den Motor oder die Treibscheibenwelle abbremst, verzichtbar – was zumindest einen guten Teil der für die erfindungsgemäß vorgesehene Bremse fälligen Kosten kompensiert.
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Abschließend wird ganz allgemein nochmals zusammenfassend auf Folgendes hingewiesen:
Es wird insbesondere auch Schutz für einen Aufzug beansprucht, der sich durch folgende Merkmale für sich allein oder in Kombination mit den Merkmalen anderer Ansprüche oder anderen Merkmalen aus der Beschreibung auszeichnet:
Aufzug mit einem Fahrkorb und mindestens zwei auf unterschiedliche Schienen/Führungsschienen einwirkenden Fahrkorbbremseinheiten, von denen jedes einen Bremssattel aufweist, der einen Bremsbelag auf der einen Seite und einen Bremsbelag auf der anderen Seite einer als Reibfläche für die Bremsbeläge dienenden Schiene hält, wobei mindestens ein Bremsbelag durch einen hydraulischen Aktuator gegen die Kraftwirkung einer ihn ansonsten gegen die Schiene anlegenden Hauptfedereinheit in gelüfteter Position gehalten wird, wobei ein extern ansteuerbares Mittel vorhanden ist zur Vorgabe, wie groß der Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit ist, die aus dem Arbeitsraum abgeführt wird, der die Kraft erzeugt, wobei das extern ansteuerbare Mittel eine bedarfsweise freizuschaltende hydraulische Leitung mit einer Drossel umfasst und/oder eine hydraulische Pumpe, die sowohl als hydraulische Pumpe betrieben wird, um in mindestens einen Arbeitsraum, der die Bremse in gelüfteter Stellung halten kann, mit Hydraulikflüssigkeit zu beaufschlagen, als auch als hydraulisch angetriebener Motor betrieben wird, um einen vorgebbaren Strom an Hydraulikflüssigkeit aus dem besagten Arbeitsraum abzuführen, und/oder eine stillstehende Pumpe, über die im Stillstand ein mehr als nur unwesentlicher Leckagestrom fließt und die auf Grund dessen als Drossel dient.
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Idealerweise ist die hydraulische Pumpe mit einem Elektromotor gekoppelt, der im Zweiquadrantenbetrieb gesteuert oder geregelt betrieben werden kann, so dass sein Antriebsdrehmoment und/oder seine Antriebsdrehzahl und sein Bremsmoment und/oder seine Bremsdrehzahl steuerbar oder regelbar ist.
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Idealerweise besitzt der Aktuator mindestens einen Zylinder mit zwei durch einen Kolben getrennten Arbeitsräumen, wobei zur Betätigung des Aktuators Hydraulikflüssigkeit vom einen in den anderen der besagten Arbeitsräume verlagert wird.
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Dabei umfasst das extern ansteuerbare Mittel bevorzugt auch eine bedarfsweise freizuschaltende Kurzschlussleitung, die einen ersten und einen zweiten Arbeitsraum unmittelbar miteinander verbindet.
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Idealerweise ist es so, dass der hydraulische Aktuator, der unter entsprechendem Druck eine Kolbenstange zur Betätigung eines Bremsbelags gegen die Kraftwirkung einer die Bremskraft aufbringenden Hauptfedereinheit in gelüfteter Position hält, mindestens einen Zylinder mit zwei durch einen Kolben voneinander getrennten Arbeitsräumen aufweist und der Strom der Hydraulikflüssigkeit, der aus dem einen in den anderen Arbeitsraum fließt, um eine Bewegung der Kolbenstange zu ermöglichen, mit Hilfe einer drehzahl- und/oder momentgesteuerten Pumpe beeinflusst wird, um die Einfallgeschwindigkeit und/oder die momentane Bremskraft zu beeinflussen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aufzugsantrieb
- 2
- Fahrkorbführungsschiene
- 3
- Führungseinrichtung
- 4
- Fahrkorb
- 5
- Wegreferenz, auch als Schachtkopierung bezeichnet
- 6
- Weggeber
- 7a
- erste Fahrkorbbremseinheit der Sicherheitsbremse
- 7b
- weitere Fahrkorbbremseinheit der Sicherheitsbremse
- 7’a
- erste Fahrkorbbremseinheit einer anderen Form der Bremse
- 7’b
- zweite Fahrkorbbremseinheit einer anderen Form der Bremse
- 8a
- erste Zusatzbremseinheit der Zusatzbremse
- 8b
- weitere Zusatzbremseinheit der Zusatzbremse
- 9
- zentrale Aufzugssteuerung
- 10
- fahrkorbeigene Steuerung
- 10a
- Beschleunigungssensor
- 10b
- Beschleunigungssensor
- 10c
- Signalleitung
- 11
- hydraulischer Aktuator
- 11.1
- erster hydraulischer Aktuator
- 11.2
- zweiter hydraulischer Aktuator
- 11.3
- dritter hydraulischer Aktuator
- 12
- Zylinder
- 13
- Kolben
- 14
- erste Arbeitskammer des Zylinders
- 15
- zweite Arbeitskammer des Zylinders
- 16
- Bremsbeläge
- 17
- Federelement, Bestandteil der Hauptfedereinheit
- 18
- Elektromotor
- 19
- hydraulische Pumpe, auch als Hydraulikpumpe bezeichnet
- 20
- Ausgleichsbehälter
- 21
- Drossel
- 22
- Steuerblock
- 23
- Haltewinkel
- 24
- Bremssattel
- 25
- Bremsbelagträger
- 26
- Durchlass im Bremssattel
- 27
- Blattfederpaket, auch Blattfederelement genannt
- 28
- Auge eines Blattfederpakets
- 29
- Halteschraube Blattfederpaket
- 30
- Federverankerungsschraube
- 31
- Kolbenstange
- 32
- (nicht vergeben)
- 33
- Druckfeder
- 34
- Federteller
- 35
- Führungsschraube
- 36
- Tellerfederpaket
- 37
- Kontermutter einer Führungsschraube
- 38
- verstellbare Anschläge
- Ü
- Übergriffsbereich des Bremssattels über die Stirnseite eines Bremsbelaghalters
- R
- Randelement des Bremssattels
- ESB
- Sicherheitsbremse (erste Ausführungsform)
- ISB
- Sicherheitsbremse (zweite Ausführungsform)
- ESG
- elektrisch angesteuerte Zusatzbremse
- D
- Druckseite der Hydraulikpumpe
- S
- Saugseite der Hydraulikpumpe
- V1
- Ventil 1
- V2
- Ventil 2
- V3
- Ventil 3
- V4
- Ventil 4