DE3425385A1 - Hydraulischer puffer fuer fahrstuhlanlagen - Google Patents
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Description
Henkel, Pfenning, Feiler, Hänzel & Meinig
Otis Elevator Company Ten Farm Springs, Farmington,
Connecticut 06032, U.S.A.
Connecticut 06032, U.S.A.
Patentanwälte
European Patent Attorneys Zugelassene Vertreter vo' dem
Europäischen Patentamt
Dr phil. G Henkel, München
Dip! -Ing J Pfenning. Berlin Dr rer nat L Feiler. München
Dip! -Ing: W Hänzei. München
Dipl -Phys K. H. Meinig Benm
Dr Ing A Butenschon Berlin Dipl.- Ing. D Kcttmar.n, Mor.ci.cn
Mohlstraße 37
D 8000 München 80
Tel-089/982085-87 Telex 0529802 hnkld
Telegramm eüipsoici Telefax (Gr 2+3):
0R9/981426
0R9/981426
Hz/ly 10. Juli 1984 OT-504
Hydraulischer Puffer für Fahrstuhlanlagen
Die Erfindung bezieht sich auf Aufzug- oder Fahrstuhlanlagen und betrifft insbesondere einen hydraulischen
Puffer bzw. Stoßfänger dafür.
5
5
Hydraulische Puffer werden bei Fahrstuhlanlagen benutzt, um die Fahrstuhl-Kabine oder das Gegengewicht
unter bestimmten Bedingungen abzubremsen. Ein typischer hydraulischer Puffer umfaßt einen schweren, starkwandigen
Flüssigkeitsbehälter und einen sich in diesen Behälter hinein erstreckenden Kolben zum Verdrängen
von Flüssigkeit durch Bohrungen. Aufgrund einer solchen Strömung wird eine progressive Abbremsung erreicht,
wobei das Abbremsschema durch die Lage der Bohrungen in der Bewegungsrichtung des Kolbens bestimmt wird.
Alle derzeit eingesetzten hydraulischen Puffer für Fahrstuhlanlagen verwenden Kolbendichtungen zum Abdichten
des Raums um die Kolbenstange und um den Behälter herum zwecks Verhinderung eines Eindringens
von Verschmutzungsstoffen, wie Staub (der auf die Kolben- und Dichtflächen bei Betätigung des Puffers,
z.B. bei Betriebsleistungsprüfung, eine Scheuerwirkung ausüben kann), sowie zwecks Verhinderung eines Austritts
des im Betrieb des Puffers entstehenden Luft/-Flüssigkeitsgemisches.
Die äußeren Dichtungen erfahren aber im Laufe der Zeit eine Verschlechterung ihrer
Eigenschaften, und sie werden manchmal brüchig bzw. spröde. Die Puffer-Betriebslebensdauer hängt in hohem
Maße von der Wirksamkeit dieser Kolbendichtungen bezüglich des Zurückhaltens von Verunreinigungen und der
Verhinderung eines Flüssigkeits- oder Strömungsmittelaustritts
ab.
Hauptsächlich wegen der Dichtungen sind die derzeit verfügbaren Puffer vergleichsweise teuer in der Herstellung
sowie aufwendig und schwierig zu warten;
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ι 'S-
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außerdem erfordern sie eine Routinewartung zur Überprüfung der Dichtungen.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines sehr kostengünstigen Puffers oder Stoßfängers für Fahrstuhlanlagen,
der weder Überprüfung noch Wartung von Dichtungen erfordert.
Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Die Erfindung betrifft speziell einen hydraulischen Puffer mit einem (Tauch-)Kolben, der sich durch eine
Manschette in der Oberseite eines teilweise mit Flüssigkeit (Öl) gefüllten Behälters in einen ebenfalls teilweise
(öl)gefüllten Innen-Zylinder hinein erstreckt. Wenn der Kolben nach unten gedrückt wird, wird Hydraulikflüssigkeit
aus dem Zylinder herausgedrückt, wodurch bei ansteigendem Flüssigkeitsspiegel ein Flüssigkeits/Luftgemisch
im Behälter entsteht. Dieses Gemisch wird (durch die Wirkung des Kolbens) durch einen
den Kolben im oberen Bereich des Behälters umgebenden Flüssigkeitsscheider (z.B. einen kleinen Durchgang)
gedrängt, so daß Flüssigkeit und Luft des Gemisches voneinander getrennt werden. Die Flüssigkeit fällt aus
und wird (z.B. über eine Trichterausbildung) zum Kolben
geleitet, um diesen bei seiner Abwärtsbewegung zu schmieren. Die Luft wird über die Manschette aus dem
Behälter ausgeblasen, wobei sie Verunreinigungen, d.h. Fremdkörper, wie Staub, aus dem Raum zwischen Kolben
und Manschette beseitigt. Aufgrund dieser Ausgestaltung sind keine Dichtungen zum Reinigen (Abstreifen) des
Kolbens oder zur Verhinderung eines Flüssigkeitsaustritts aus dem Behälter erforderlich.
Der erfindungsgemäße Puffer bietet damit verschiedene
Vorteile. Er weist keinerlei Dichtungen auf, und alle
Bauteile können aus Metall bestehen. Er ist völlig wartungsfrei. Bei einer Versuchs- oder Prüfbestätigung
des Puffers werden Fremdkörper aus dem Bereich um den Kolben herum ausgetrieben. Der Flüssigkeitsfüllstand
läßt sich ohne weiteres und ohne Meßstab durch einfaches Öffnen einer Füllöffnung und Hineinblicken in
diese überprüfen. Wenn die Flüssigkeit nicht sichtbar ist, liegt der Füllstand unter der Mindestmarke; ist
sie sichtbar, so liegt der Füllstand zumindest bei der Mindestmarke und nicht über der Höchstmarke (d.h. in
einem sicheren Bereich).
Gemäß einem Merkmal der Erfindung kann der Puffer einfach und wirtschaftlich als einheitliche Anordnung hergestellt
werden, bei der alle Bauteile dauerhaft miteinander verbunden (d.h. verschweißt) sind, weil keinerlei
getrennte Befestigungselemente verwendet werden.
Mit der Erfindung wird a'lso ein außerordentlich einfacher,
kostengünstiger und praktisch wartungsfreier Puffer für Fahrstuhlanlagen geschaffen.
Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise im Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1 gehaltene, den Innenaufbau veranschaulichende
Seitenansicht eines hydrau
lischen Puffers gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine Aufsicht auf den Puffer gemäß Fig. 1 und
Fig. 3 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teildarstellung des Puffers nach Fig. 1.
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Gemäß Fig. 1 weist der erfindungsgemäße hydraulische
Puffer 10 einen stangenförmigen Kolben 12 auf, der durch eine Manschette 16a in einen Behälter 16 hineinragt,
in welchem ein Innen-Zylinder 18 zur Führung des
Kolbens 12 bei seiner Bewegung in den und aus dem Puffer 10 angeordnet ist. Der Kolben 12 weist in einer
bestimmten Höhe einen schräg abgestuften Abschnitt bzw. eine Schrägschulter 12a auf, der bzw. die als Anschlag
wirkt, wenn er bzw. sie mit dem Manschettenteil 16a in Berührung gelangt. Die Manschette umschließt den
Kolben 12 vergleichsweise eng und stellt damit eine gute Metall/Metallabdichtung her. Der Kolben 12 ist
zudem mit enger Passung im Zylinder 18 geführt, der
*° seinerseits einen ersten Raum 19a, einen außerhalb des
letzteren befindlichen zweiten Raum 19b und einen oberseitigen Sammelraum 19c festlegt. Die beiden Räume 19a,
19b sind teilweise mit (Hydraulik-)Flüssigkeit (Öl) gefüllt. Am oberen Ende des Zylinders 18 ist um den
Kolben herum ein kleiner Ringdurchgang 19d vorgesehen, welcher die Räume 19b und 19c trennt und auf noch zu
erläuternde Weise als Düse zum Trennen von Öl und Luft wirkt. Das Verhältnis zwischen der Höhe des Durchgangs
und seiner Breite (längs des Umfangs des Zylinders 18) beträgt 0,013. Das Verhältnis zwischen der Strömungsfläche stromauf (unter) dem Durchgang und der Fläche
des Durchgangs beträgt 120, während das Verhältnis am Durchgang zur stromabseitigen Fläche (nahe des Kolbens)
13 beträgt. Dieser Durchgang wirkt mithin als Düse.
Darüber hinaus bildet der Bereich zwischen dem Kolben und der Manschette eine zweite, stromabseitige oder
nachgeschaltete Düse, über welche Luft aus dem Behälter unter dem in diesem erzeugten Druck von der
ersten Düse her ausströmen kann und dabei auf noch zu beschreibende Weise den Bereich der zweiten Düse
reinigt.
ι -ff-
Der Kolben 12 weist in seinem unteren Ende ringförmige Nuten 12b auf, die ohne Notwendigkeit für (Kolben-)Ringe
eine dynamische Hydraulikdichtung bilden, weil die Hydraulikflüssigkeit in diesen Nuten auch unter Druck
um den Kolben herum gleichmäßig verteilt ist, wodurch die Zentrierung des Kolbens begünstigt und dieser bei
seiner Bewegung im Innen-Zylinder 18 geschmiert wird.
(Wahlweise kann in der am weitesten vom Kolbenboden entfernten Nut ein einziger Metall-Kolbenring zur Begrenzung
einer Strömung am Kolben vorbei angeordnet sein). Gemäß üblicher Puffer- oder Dämpfertechnologie
weist der Zylinder längs seines in die Flüssigkeit 20 eintauchenden Teils seiner lotrechten Erstreckung
Bohrungen 18a auf. Beim Abwärtshub des Kolbens 12 wird die Flüssigkeit durch diese Bohrungen 18a hindurch aus
dem Raum 19a zum Raum 19b verdrängt. Die Zahl der (beim Abwärtshub) jeweils verbleibenden, d.h. nicht
verschlossenen Bohrungen 18a verkleinert sich auf nicht speziell gezeigte Weise, so daß sich auch der Strömungsquerschnitt verkleinert und damit der Flüssigkeits-Strömungswiderstand
bei der Abwärtsverschiebung des Kolbens 12 im Zylinder ansteigt. Gleichzeitig nimmt
dabei die Geschwindigkeit des Kolbens ab, während (durch letzteren) die Fahrstuhlkabine abgebremst wird,
und die Strömungsmenge der Flüssigkeit durch den Bohrungsquerschnitt nimmt entsprechend ab. Die Puffer-Anhalte-
oder -Abbremskraft bleibt also bei der Kolbenverschiebung im wesentlichen konstant, so daß die Fahrstuhlkabine
im wesentlichen gleichmäßig verzögert, d.h. abgebremst wird. Im obersten Bereich des Kolbens 12
ist zwischen dem Behälter 16 und einer Anlageplatte 24 um den Kolben 12 eine Feder 22 herumgelegt, welche
den Kolben nach oben vorbelastet und ihn in einer Stellung hält, in welcher die Schrägschulter 12a gegen
das unterste Ende der Bohrung 16b bzw. des Stutzens 16c anliegt. Auf der Anlageplatte 24 ist ein Hartgummib]ock
25 angeordnet, der mit dem abzubremsenden Bauteil,
-s.
d.h. der Kabine oder dem Gegengewicht, in Berührung gelangt und über den der Kolben 12 in den Zylinder bzw.
in die Flüssigkeit hinein nach unten getrieben wird. 5
In einer bestimmten lotrechten Höhe 28 des Zylinders 18 ist eine Einfüllöffnung 26 vorgesehen, die mit einer
Einschraubkappe versehen und unter einem bestimmten Winkel 30 zur Waagerechten 32 angeordnet ist. Der
Winkel 30 beträgt bei der bevorzugten Ausführungsform etwa 20° und ist damit so gewählt, daß (Hydraulik-)-Flüssigkeit
in den Behälter 16 bis zu einem Füllstand eingefüllt werden kann, an dem sie eine Höhe entsprechend
der Unterkante 26a am äußersten Teil der Einfüllöffnung 26 erreicht. (Wenn der genannte Winkel zu
groß ist, wird Luft im Inneren des Behälters eingeschlossen und damit das weitere Einfüllen von Flüssigkeit
verhindert). Die Strecke 34 zwischen oberem Füllstand UL und unterem Füllstand LL, durch die Unterkante
des innersten Teils der Einfüllöffnung 26 bestimmt, entspricht dem Bereich zwischen Höchst- und
Mindestpegel der Flüssigkeit; durch einfaches Hineinblicken in die Einfüllöffnung kann somit der jeweilige
Flüssigkeitsfüllstand geprüft werden.
Wenn der Puffer-Kolben im Betrieb unter einer Last herabgedrückt
wird, wird die Flüssigkeit durch die Bohrungen 18a im Innen-Zylinder 18 innerhalb des Raums
19b nach oben gedrängt. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß sich der Innen-Zylinder 18 nicht ganz
bis zur Kappe bzw. Manschette nach oben erstreckt, vielmehr ist ein kleiner Zwischenraum 19d zwischen dem
Manschetten-Teil 16a und dem gemäß Fig. 3 oberen Ende des Zylinders 18 vorhanden, der um den Kolben herum
innenseitig angeschrägt ist und damit einen den Kolben umgebenden "Trichter" bildet. Durch diese Ausgestaltung
wird eine Düse gebildet. Wenn die Flüssigkeit hochgedrückt wird (vgl. Pfeil 40), entsteht im oberen Be-
reich aufgrund der Flüssigkeitsbewegung beim Hochsteigen der Flüssigkeit ein Gemisch aus Flüssigkeit
und Luft (in Form von Bläschen angedeutet). Dieses Gemisch wird durch den als Düse wirkenden Zwischenraum
19d hindurchgedrückt, in welchem Bewegung und Druckänderung auftreten, so daß sich Luft und Flüssigkeit
(Öl) voneinander trennen; die Flüssigkeit kondensiert und fließt in dem als Trichter wirkenden Raum
19c um den Kolben 12 herum abwärts unter Schmierung des Kolbens bei seiner Abwärtsverschiebung. Die Luft
wird unter dem im Zylinder und Behälter wirkenden Druck nach oben gedrängt und durch den Zwischenraum
zwischen Kolben und Manschette herausgedrückt, wobei sie Schmutz und Staub in diesem Bereich, der möglichst
sauber sein sollte, beseitigt. Bisherige Puffer dieser Art enthalten dagegen im Bereich um den Kolben herum
angeordnete Dichtungen zur Gewährleistung dieser Reinigungs- und Abdichtwirkungen. Die Eigenschaften
solcher Dichtungen verschlechtern sich jedoch unter der Einwirkung der von ihnen abgestreiften Fremdkörper
und dgl. sowie aufgrund von Alterung, weshalb solche Dichtungen von Zeit zu Zeit ausgewechselt werden müssen
Da andererseits beim erfindungsgemäßen Puffer keine solchen Dichtungen vorhanden sind, kann eine solche
routinemäßige Wartung entfallen.
Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß der erfindungsgemäße Puffer im Vergleich zu den bisherigen
Konstruktionen dieser Art sehr einfach aufgebaut, zuverlässig im Betrieb, kostengünstig und leicht zu
warten ist.
Selbstverständlich ist die Erfindung keineswegs auf
die vorstehend dargestellte und beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern zahlreichen Änderungen
und Abwandlungen zugänglich.
Claims (3)
1. Hydraulischer Puffer für Fahrstuhlanlagen, gekennzeichnet
durch
einen Flüssigkeits-Behälter (16), einen in letzterem angeordneten Innen-Zylinder (18),
der innerhalb des Behälters (16) zwei Flüssigkeits-Räume (19a, 19b) festlegt, von denen sich der eine
innerhalb des Zylinders (18) und der andere um diesen herum befindet,
im Zylinder (18) ausgebildete, die beiden Räume miteinander verbindende Durchlaß-Bohrungen
(18a),
einen sich durch eine Manschette an der Oberseite des Behälters (16) in diesen und in den Innen-Zylinder
(18) erstreckenden Kolben (12), der zwischen sich und der Manschette einen Zwischenraum zur Erinöglichung
eines Luftstroms oder -austritts aus dem Inneren des Behälters (16) festlegt, und
eine Düse (19d) zur Ermöglichung eines Durchtritts eines Flüssigkeit/Luftgemisches aus der zweiten
Kammer (19b) zur Oberseite des Innen-Zylinders (18), um eine volumetrische Ausdehnung des durch
die Düse hindurchgedrückten Gemisches herbeizuführen und dem sich im Innen-Zylinder (18) (abwärts)
verschiebenden Kolbens (12) die aus dem Gemisch kondensierende Flüssigkeit zuzuführen und
zudem einen Durchgang zwischen Kolben und Manschette festzulegen.
2. Puffer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (18) zwischen den beiden Räumen
(19a, 19b) eine oder mehrere Durchlaß-Bohrungen (18a) aufweist, daß ein Zwischenraum zwischen Kolben
(12) und Zylinder (18) einen Luftstrom um den Kolben
herum aus dem Behälter (16) zuläßt und daß im obersten Bereich des Zylinders (18) unter der
Manschette ein kleiner Flüssigkeits-Sammelbehälter und um den Zylinder herum ein die Düse (19d)
zwischen den beiden Räumen (19a, 19b) festlegender Ringdurchgang vorgesehen sind.
3. Puffer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberseite des Zylinders (18) dicht an der oberen Innenfläche des Behälters (16) angeordnet
ist und damit eine enge ringförmige Düse um den Kolben (12) herum festgelegt ist und daß zwischen
dem Kolben und dem Behälter um die Düse herum ein Zwischenraum vorgesehen ist, durch den Luft unter
Druck aus dem Behälter ausströmen kann.
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