WO1999032388A1 - Hydraulische aufzugsanlage - Google Patents

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WO1999032388A1
WO1999032388A1 PCT/CH1998/000529 CH9800529W WO9932388A1 WO 1999032388 A1 WO1999032388 A1 WO 1999032388A1 CH 9800529 W CH9800529 W CH 9800529W WO 9932388 A1 WO9932388 A1 WO 9932388A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piston
pump
hydraulic
elevator system
hydraulic elevator
Prior art date
Application number
PCT/CH1998/000529
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Richard Von Holzen
Original Assignee
Beringer-Hydraulik Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beringer-Hydraulik Ag filed Critical Beringer-Hydraulik Ag
Publication of WO1999032388A1 publication Critical patent/WO1999032388A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B1/00—Control systems of elevators in general
    • B66B1/24—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B9/00—Kinds or types of lifts in, or associated with, buildings or other structures
    • B66B9/04—Kinds or types of lifts in, or associated with, buildings or other structures actuated pneumatically or hydraulically

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic elevator system of the type mentioned in the preamble of claim 1.
  • Such elevator systems are used, for example, for the vertical transportation of people or other loads in buildings.
  • a hydraulic elevator system of the type mentioned in the preamble of claim 1 is known from DE-Al-30 02 577.
  • An elevator car is moved by a hydraulic piston-cylinder unit, the movement taking place via a rope which is deflected on a deflection roller and on a loose roller, as a result of which the path of the elevator car is twice as long as the path that the Piston executes.
  • the weight of the elevator car is almost balanced by a counterweight connected to the piston-cylinder unit.
  • the piston-cylinder unit has two cylinder spaces, to which hydraulic oil can be supplied alternately by means of a reversible hydraulic pump. If hydraulic oil is pumped into one cylinder chamber, the hydraulic oil coming from the other cylinder chamber flows out. Due to a special design of the piston-cylinder unit, the cross sections in the two cylinder spaces are of the same size, so that the amount of hydraulic oil flowing out of one cylinder space is the same as the amount of hydraulic oil flowing into the other cylinder space.
  • the invention has for its object to reduce the energy required to move the elevator, in particular the maximum electrical energy required, i.e. the electrical connection value.
  • the hydraulic drive is to be maintained by means of a piston rod driven by a piston, as in US-A-5,243,154, because this type of construction has proven extremely successful.
  • the reduction in the amount of energy required is both economically and ecologically desirable.
  • the minimization of the electrical connected load is particularly important if the tariffing of the electrical energy is not according to the
  • FIG. 1 shows a diagram of a first exemplary embodiment
  • Fig. 2 is a diagram of a second exemplary embodiment.
  • 1 means a cabin of a hydraulic elevator system serving the vertical transport of goods and / or people.
  • This cabin 1 is firmly connected to one end of a rope 2, the other end of which is attached to a first fixed point 3.
  • the fixed point 3 is attached indirectly or directly to the building or to the elevator shaft in which the hydraulic elevator system is arranged.
  • a deflection roller 4 and a loose roller 5 are placed between the two ends of the rope 2, the deflection roller 4 being rotatably attached to a suitable suspension 6 which is supported at a second fixed point 7.
  • the loose roller 5 is rotatably attached to one end of a piston rod 8. Seen from the fixed point 3, the rope 2 first loops around the loose roller 5 and then the deflection roller 4.
  • Such an arrangement is known. she causes, among other things, that the path of the cabin 1 is twice as large as the path of the piston rod 8.
  • the piston rod 8 has at the opposite end of the loose roller 5 a piston 9 which is movable in a cylinder 10 in the vertical direction.
  • the piston 9 divides the space inside the cylinder 10 into two subspaces, namely a first space 11 below the piston 9 and a second space 12 above the piston 9.
  • the piston 9 has a seal acting against the inner wall of the cylinder 10 .
  • This second space 12 is closed off at the upper end by means of a seal 13 through which the piston rod 8 passes.
  • the drive unit consisting of the cylinder 10, the piston 9 and the piston rod 8 is a proven component.
  • a first hydraulic line 14 is connected to the lower area of the first space 11, and a second hydraulic line 15 to the upper area of the second space 12.
  • the first hydraulic line 14 is used to deliver hydraulic oil into the space 11, as a result of which the piston 9 and consequently the piston rod 8 is also moved in the upward direction.
  • this movement causes the cabin 1 to move downwards.
  • a flow of hydraulic oil from the hydraulic line 15 into the space 12 causes the piston 9 and the piston rod 8 to move downward, thereby causing the cabin 1 to move upward. Hydraulic oil is also pressed out of the space 11 into the hydraulic line 14.
  • the delivery of the hydraulic oil is effected according to the invention by a first pump 16 and a second pump 17, which will be described in detail later.
  • the pressure side of the pump 16 is correspondingly connected to the hydraulic line 14, here as
  • Pressure side of that connection of the pump 16 is defined, from which the delivered hydraulic oil emerges when the pump 16 actively acts as a delivery pump.
  • the other connection of the pump 16 is referred to here as the suction side.
  • the pressure side of the pump 17 is connected to the hydraulic line 15. Since it is essential to the invention that both pumps 16, 17 are rigidly connected to a shaft 18, it is inevitable that both pumps 16, 17 always run at the same speed.
  • the shaft 18 is also connected to a motor 19 which drives the two pumps 16, 17.
  • the delivery directions of the two pumps 16, 17 are opposite to each other. At the same time, however, the specific delivery rates of the two pumps 16, 17 are expressed, for example, in cm 3 per
  • the delivery rates of the pumps 16, 17 are in a very specific relationship to one another. This ratio is determined by the effective cross sections in the two spaces 11 and 12.
  • the effective cross section of the space 11 is determined by the inner diameter d 10 of the cylinder 10; according to (d 10/2 ) it is 2 ' ⁇ .
  • the inside diameter dio is also the outside diameter of the
  • the effective cross section of the space 12 is generally smaller because part of the space is taken up by the piston rod 8. If the outer diameter of the piston rod 8 is designated d 8 , the cross section of the piston rod 8 is determined by the term (d 8/2 ) 2 ' ⁇ .
  • the cross section of the space 12 effective on the piston 9 results in (d 10/2 ) 2 ' ⁇ - (d 8/2 ) 2 ⁇ .
  • the effective cross-sectional area for the chamber 11, labeled An that is (d ⁇ 0/2) 2 ' ⁇ and thus represents a circular area, the effective cross-sectional area for the space 12 are denoted by A 12, is (d lo / 2) 2 ' ⁇ - (d 8/2 ) 2' ⁇ , therefore represents a circular ring.
  • the ratio of the specific delivery rate of the pump 16, designated Q ⁇ to the specific delivery rate of the pump 17, designated Qn corresponds exactly to the ratio An to A 12 .
  • the pressure side of the pump 16 is connected to the hydraulic line 14
  • the suction side of the pump 16 is connected to a first one leading into a tank 20 Tank line 21 connected.
  • the suction side of the pump 17 is connected to a second tank line 22 also leading into the tank 20.
  • a first pressure relief valve 23 is arranged between the hydraulic line 14 and the tank line 22 and, analogously to this, a second pressure relief valve 24 is located between the hydraulic line 15 and the tank line 21
  • Pressure relief valves 23, 24 prevent the creation of excessive pressures in the hydraulic lines 14, 15; they act as overflow valves. Such high pressures can arise, for example, if the delivery rates of the pumps 16, 17 do not correspond exactly to the ratio of the cross sections An, A 12 .
  • a holding valve 25 is also arranged in the hydraulic line 15, to which a bypass check valve 26 also lies in parallel.
  • the function of these two elements will be described later.
  • the motor 19 is controlled by a power divider 27, which is a frequency converter, for example.
  • the reference number 28 denotes a control unit which is connected to the power divider 27 and the holding valve 25 via corresponding lines.
  • the cabin 1 is to be moved in the downward direction.
  • the piston rod 8 In order to achieve this downward movement of the cabin 1, the piston rod 8 must be moved with the piston 9 in the upward direction.
  • the pump 16 must deliver hydraulic oil from the tank 20 through the tank line 21 into the hydraulic line 14 and thus into the space 11.
  • the control unit 28 acts accordingly on the power controller 27, so that the motor 19 begins to rotate in the one direction in which the pump 16 pumps hydraulic oil into the space 11.
  • the piston 9 is moved in the upward direction by the hydraulic oil conveyed into the space 11. Hydraulic oil is thus displaced from space 12 at the same time. This hydraulic oil from the room 12 flows through the
  • Hydraulic line 15 the prerequisite being that the holding valve 25 is open at the same time, which is achieved by a corresponding control by the control unit 28.
  • the hydraulic oil displaced from the space 12 then flows through the pump 17 and drives this pump 17, as a result of which a torque is exerted on the shaft 18.
  • the motor 19 has to deliver less drive energy in order to achieve the delivery of hydraulic oil by the pump 16.
  • the invention Effect is therefore that the motor 19 only has to apply the difference in energy which results from the energy expenditure for the pump 16 and the energy gain by means of the pump 17. Accordingly, the drive energy actually required is significantly smaller than in the prior art according to US Pat. No. 5,243,154.
  • the journey is initially delayed and finally ended by means not mentioned here.
  • the holding valve 25 is closed and the motor 19 is at a standstill. This is achieved by means of corresponding control sequences which the control unit 28 outputs to the holding valve 25 and the power controller 27.
  • the reference number 29 denotes a flow meter, which can advantageously be arranged in the course of the hydraulic line 15. It is thus possible that the control of the movement of the cabin 1 can be supplemented by a speed control.
  • a counterweight 30 is advantageously attached to the suspension of the loose roller 5, which counterbalances the weight of the cabin 1 in a known manner.
  • the counterweight 30 is advantageously dimensioned such that the pressure p 12 in the space 12 is generally greater than zero and less than 2 bar.
  • the counterweight 30 thus compensates for approximately 95% of the weight of the cabin 1.
  • a factor must also be taken into account that has the value 2 for a system of the specified design. In systems without a loose roller 5, the factor has the value 1.
  • One of the advantageous design rules is that the same electrical drive power is required for the motor 19 when driving downward with an empty cabin 1 and when driving upward with the cabin 1 loaded with the maximum payload.
  • the output is the product of the flow rate Q and the pressure p, the pressure p being determined by the forces and the effective areas.
  • this dimensioning rule means that the hydraulic circuit must be modified, because in this case a vacuum can arise in the room 12. In such a case, hydraulic oil would be drawn in through the bypass check valve 26 and the cabin 1 would move despite the holding valve 25 being closed.
  • FIG. 2 This second Embodiment of the invention is shown in FIG. 2.
  • the same reference numbers denote the same parts as in FIG. 1.
  • the essential difference between FIG. 2 and FIG. 1 is that a second holding valve 31 is required for this variant.
  • This holding valve 31 lies in the course of the first hydraulic line 14.
  • a further bypass check valve 32 is arranged, the function of which is analogous to that of the first bypass check valve 26.
  • Another advantageous dimensioning rule for the size of the counterweight 30 is that a balanced balance of forces is achieved. That should mean: In the case of an empty cabin 1, the force p ⁇ exerted on the piston 9 in the room 11, which results from the pressure prevailing in the room 11 and the area An, should be exactly the same as that in the cabin 1 loaded with the maximum payload Chamber 12 force p 12 exerted on piston 9, which is determined by the pressure prevailing in chamber 12 and area A 12 .
  • the hydraulic circuit according to FIG. 2 is also to be used with this dimensioning rule, which is particularly important with regard to a construction that is as material and weight-saving as possible, which also has a favorable effect on the required drive energy.

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Abstract

Die erfindungsgemäße hydraulische Aufzugsanlage enthält als Antriebselement einen Zylinder (10), in dem ein Kolben (9) bewegbar ist, dessen Bewegung über eine Kolbenstange (8) auf ein Seil (2) übertragen wird, das um eine lose Rolle (5) läuft, die an dem Kolben (9) gegenüber liegenden Ende der Kolbenstange (8) befestigt ist. Innerhalb des Zylinders (10) sind ein erster Raum (11) und ein zweiter Raum (12) vorhanden. Durch Zuführung von Hydrauliköl in einen der Räume (11, 12) wird der Kolben (9) bewegt, wobei gleichzeitig Hydrauliköl aus dem anderen Raum (12, 11) verdrängt wird. Erfindungsgemäß erfolgt die Zu- bzw. Abfuhr von Hydrauliköl durch zwei Pumpen (16, 17), die mittels einer Welle (18) starr verbunden sind, auf die auch ein elektrischer Motor (19) wirkt. Die Förderrichtungen der beiden Pumpen (16, 17) sind einander entgegengesetzt und die spezifischen Förderleistungen der beiden Pumpen (16, 17) stehen zueinander im gleichen Verhältnis wie die maßgeblichen Querschnitte der beiden Räume (11, 12). Durch die Erfindung wird der nötige Energieaufwand zur Bewegung der Kabine (1) vermindert.

Description

Hydraulische Aufzugsanlage
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Aufzugsanlage der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Solche Aufzugsanlagen werden beispielsweise zur vertikalen Beförderung von Personen oder anderen Lasten in Gebäuden verwendet.
Eine hydraulische Aufzugsanlage der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ist aus der DE-Al-30 02 577 bekannt. Eine Aufzugskabine wird von einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit bewegt, wobei die Bewegung über ein Seil erfolgt, das an einer Umlenkrolle und an einer losen Rolle umgelenkt wird, wodurch der Weg der Aufzugskabine doppelt so groß ist v/ie der Weg, den der Kolben ausfuhrt. Das Gewicht der Aufzugskabine wird durch ein mit der Kolben-Zylinder-Einheit verbundenes Gegengewicht annähernd ausgeglichen. Die Kolben-Zylinder-Einheit weist zwei Zylinderräume auf, denen mittels einer umsteuerbaren Hydraulikpumpe abwechselnd Hydrauliköl zugeführt werden kann. Wird Hydrauliköl in den einen Zylinderraum gefördert, strömt das aus dem anderen Zylinderraum stammende Hydrauliköl ab. Durch eine spezielle Gestaltung der Kolben-Zylinder-Einheit sind die Querschnitte in den beiden Zylinderräumen gleich groß, so daß die Menge des aus dem einen Zylinderraum abströmenden Hydrauliköls gleich groß ist wie die Menge des in den anderen Zylinderraum einströmenden Hydrauliköls.
Aus der US-A-4,703,835 ist eine hydraulische Aufzugsanlage bekannt, bei der gleichfalls zwei Zylinderräume vorhanden sind, die aber ungleiche Querschnitte haben, weil durch eine der beiden Zylinderkammern das die Bewegung übertragende Seil geführt ist. Deshalb sind bei Bewegung des Zylinders die zu- und abströmenden Mengen an Hydrauliköl ungleich groß. Deshalb kann die Energie des aus der einen Zylinderkammer abströmenden Öls nicht dazu benützt werden, den Energieaufwand für das Fördern des Hydrauliköls in die andere Zylinderkammer zu mindern.
Aus der US-A-5,243,154 ist eine hydraulische Aufzugsanlage bekannt, bei der ein herkömmlicher Druckzylinder mit einem einzigen Zylinderraum angewendet wird. Auch hier wird die Bewegung des Kolbens mittels eines Seils auf die Aufzugskabine übertragen, wobei gleichfalls durch die Anwendung einer losen Rolle ein Wege- Verhältnis von 1 :2 erreicht wird. Hier wird bei Aufwärtsbewegung der Kabine ein sehr großer Energieaufwand erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den zur Bewegung des Aufzugs nötigen Energieaufwand zu vermindern, insbesondere die maximal nötige elektrische Energie, d.h. den elektrischen Anschlußwert. Dabei soll der hydraulische Antrieb mittels einer von einem Kolben angetriebenen Kolbenstange wie bei US-A-5,243,154 beibehalten werden, weil sich diese Bauart außerordentlich bewährt hat.
Die Verminderung des nötigen Energieaufwands ist sowohl ökonomisch als auch ökologisch erstrebenswert. Die Minimierung der elektrischen Anschlußleistung ist dann besonders wichtig, wenn die Tarifierung der elektrischen Energie nicht nach dem
Verbrauch an Kilowattstunden, sondern nach der elektrischen Anschlußleistung erfolgt, was insbesondere für industrielle Kunden von vielen Elektrizitätswerken angewandt wird.
Die genannte Aufgabe wird bei einer hydraulischen Aufzugsanlage der gattungsgemäßen Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 ein Schema eines ersten Ausführungsbeispiels und
Fig. 2 ein Schema eines zweiten Ausfuhrungsbeispiels.
In der Fig. 1 bedeutet 1 eine dem vertikalen Transport von Waren und/oder Personen dienende Kabine einer hydraulischen Aufzugsanlage. Diese Kabine 1 ist mit einem Ende eines Seiles 2 fest verbunden, dessen anderes Ende an einem ersten Fixpunkt 3 befestigt ist. Der Fixpunkt 3 ist mittelbar oder unmittelbar am Gebäude bzw. am Aufzugsschacht befestigt, in dem die hydraulische Aufzugsanlage angeordnet ist. Zwischen den beiden Enden des Seiles 2 sind eine Umlenkrolle 4 und eine lose Rolle 5 plaziert, wobei die Umlenkrolle 4 an einer geeigneten Aufhängung 6 drehbar befestigt ist, die sich an einem zweiten Fixpunkt 7 abstützt. Die lose Rolle 5 ist am einen Ende einer Kolbenstange 8 drehbar befestigt. Vom Fixpunkt 3 aus gesehen umschlingt das Seil 2 zuerst die lose Rolle 5 und anschließend die Umlenkrolle 4. Eine solche Anordnung ist bekannt. Sie bewirkt unter anderem, daß der Weg der Kabine 1 jeweils doppelt so groß ist wie der Weg der Kolbenstange 8.
Die Kolbenstange 8 besitzt am der losen Rolle 5 entgegengesetzten Ende einen Kolben 9, der in einem Zylinder 10 in vertikaler Richtung bewegbar ist. Der Kolben 9 teilt den Raum innerhalb des Zylinders 10 in zwei Teilräume, nämlich einen unterhalb des Kolbens 9 liegenden ersten Raum 11 und einen oberhalb des Kolbens 9 liegenden zweiten Raum 12. Der Kolben 9 weist dabei einen gegen die Innenwand des Zylinders 10 wirkende Dichtung auf. Dieser zweite Raum 12 ist am oberen Ende mittels einer Dichtung 13 abgeschlossen, durch die die Kolbenstange 8 hindurchtritt. Bei der aus dem Zylinder 10, dem Kolben 9 und der Kolbenstange 8 bestehenden Antriebseinheit handelt es sich um ein bewährtes Bauelement.
An den unteren Bereich des ersten Raums 11 ist eine erste Hydraulikleitung 14 angeschlossen, an den oberen Bereich des zweiten Raums 12 eine zweite Hydraulikleitung 15. Die erste Hydraulikleitung 14 dient d^u, Hydrauliköl in den Raum 11 hineinzubefbrdern, wodurch der Kolben 9 und folglich auch die Kolbenstange 8 in Aufwärtsrichtung bewegt wird. Diese Bewegung bewirkt infolge der Verbindung mit dem Seil 2, der losen Rolle 5 und der Umlenkrolle 4 eine Abwärtsbewegung der Kabine 1. Gleichzeitig wird aus dem zweiten Raum 12 Hydrauliköl in die zweite Hydraulikleitung 15 gedrückt. Analog dazu bewirkt ein Förderstrom von Hydrauliköl aus der Hydraulikleitung 15 in den Raum 12 eine Abwärtsbewegung des Kolbens 9 und der Kolbenstange 8, wodurch eine Aufwärtsbewegung der Kabine 1 verursacht wird. Dabei wird auch Hydrauliköl aus dem Raum 11 in die Hydraulikleitung 14 gedrückt.
Die Förderung des Hydrauliköls wird erfindungsgemäß bewirkt durch eine erste Pumpe 16 und eine zweite Pumpe 17, was später im Detail beschrieben wird. Die Druckseite der Pumpe 16 ist entsprechend mit der Hydraulikleitung 14 verbunden, wobei hier als
Druckseite jener Anschluß der Pumpe 16 definiert ist, aus dem das geförderte Hydrauliköl austritt, wenn die Pumpe 16 aktiv als Förderpumpe wirkt. Der andere Anschluß der Pumpe 16 ist hier als Saugseite bezeichnet. Analog ist die Druckseite der Pumpe 17 mit der Hydraulikleitung 15 verbunden. Da erfindungswesentlich ist, daß beide Pumpen 16, 17 mit einer Welle 18 starr verbunden sind, ergibt sich zwangsläufig, daß beide Pumpen 16, 17 grundsätzlich immer mit gleicher Drehzahl laufen. Die Welle 18 ist außerdem mit einem Motor 19 verbunden, der den Antrieb der beiden Pumpen 16, 17 bewirkt.
Es gehört weiterhin zum Wesen der Erfindung, daß die Förderrichtungen der beiden Pumpen 16, 17 einander entgegengesetzt sind. Gleichzeitig sind aber die spezifischen Förderleistungen der beiden Pumpen 16, 17, ausgedrückt beispielsweise in cm3 pro
Umdrehung, ungleich. Dabei stehen die Förderleistungen der Pumpen 16, 17 in einem ganz bestimmten Verhältnis zueinander. Dieses Verhältnis wird bestimmt durch die wirksamen Querschnitte in den beiden Räumen 11 und 12. Der wirksame Querschnitt des Raumes 11 wird bestimmt durch den Innendurchmesser d10 des Zylinders 10; er beträgt entsprechend (d10/2)2 ' π. Der Innendurchmesser dio ist gleichzeitig der Außendurchmesser des
Kolbens 9. Der wirksame Querschnitt des Raumes 12 ist generell kleiner, weil ein Teil des Raumes von der Kolbenstange 8 eingenommen wird. Wird der Außendurchmesser der Kolbenstange 8 mit d8 bezeichnet, so ist der Querschnitt der Kolbenstange 8 durch den Term (d8/2)2 ' π bestimmt. Der auf den Kolben 9 wirksame Querschnitt des Raumes 12 ergibt sich zu (d10/2)2 ' π - (d8/2)2 π. Die wirksamen Querschnittsfläche für den Raum 11, bezeichnet mit An, beträgt also (dι0/2)2 ' π und stellt somit eine Kreisfläche dar, die wirksame Querschnittsfläche für den Raum 12, bezeichnet mit A12, beträgt (dlo/2)2 ' π - (d8/2)2 ' π, stellt also einen Kreisring dar.
Erfindungsgemäß entspricht das Verhältnis der spezifische Förderleistung der Pumpe 16, bezeichnet mit Q^, zur spezifischen Förderleistung der Pumpe 17, bezeichnet mit Qn, genau dem Verhältnis An zu A12. Für das Verhältnis der Förderleistungen der beiden Pumpen 16, 17 gilt also:
Damit wird erfindungsgemäß erreicht, daß durch die beiden gegenläufigen Pumpen 16, 17 immer jeweils genau die den maßgeblichen Querschnittsflächen entsprechende Menge Hydrauliköl gefördert wird.
Während wie bereits erwähnt die Druckseite der Pumpe 16 mit der Hydraulikleitung 14 verbunden ist, ist die Saugseite der Pumpe 16 mit einer in einen Tank 20 führenden ersten Tankleitung 21 verbunden. Analog dazu ist die Saugseite der Pumpe 17 mit einer ebenfalls in den Tank 20 führenden zweiten Tankleitung 22 verbunden.
Zwischen der Hydraulikleitung 14 und der Tankleitung 22 ist ein erstes Druckbegrenzungsventil 23 angeordnet und analog dazu zwischen der Hydraulikleitung 15 und der Tankleitung 21 ein zweites Druckbegrenzungsventil 24. Diese
Druckbegrenzungsventile 23, 24 verhindern das Entstehen zu hoher Drücke in den Hydraulikleitungen 14, 15; sie wirken als Überströmventile. Derartige hohe Drücke können beispielsweise entstehen, falls die Förderleistungen der Pumpen 16, 17 nicht genau dem Verhältnis der Querschnitte An, A12 entsprechen.
In der Hydraulikleitung 15 ist noch ein Halteventil 25 angeordnet, zu dem parallel auch noch ein Umgehungsrückschlagventil 26 liegt. Die Funktion dieser beiden Elemente wird später beschrieben. Der Motor 19 wird angesteuert von einem Leistungssteiler 27, der beispielsweise ein Frequenzumrichter ist. Mit der Bezugszahl 28 ist ein Steuergerät bezeichnet, das über entsprechende Leitungen mit dem Leistungssteiler 27 und dem Halteventil 25 verbunden ist.
Nachfolgend wird nun die Funktion der Vorrichtung beschrieben. Zunächst soll die Kabine 1 in Abwärtsrichtung bewegt werden. Um diese Abwärtsbewegung der Kabine 1 zu erreichen, muß die Kolbenstange 8 mit dem Kolben 9 in Aufwärtsrichtung bewegt werden. Das heißt, daß die Pumpe 16 Hydrauliköl aus dem Tank 20 durch die Tankleitung 21 in die Hydraulikleitung 14 und somit in den Raum 11 fördern muß. Das Steuergerät 28 wirkt entsprechend auf den Leistungssteller 27, so daß der Motor 19 in der einen Richtung, bei der die Pumpe 16 Hydrauliköl in den Raum 11 fördert, zu drehen beginnt. Durch das in den Raum 11 geförderte Hydrauliköl wird der Kolben 9 in Aufwärtsrichtung bewegt. Damit wird gleichzeitig Hydrauliköl aus dem Raum 12 verdrängt. Dieses aus dem Raum 12 stammende Hydrauliköl strömt durch die
Hydraulikleitung 15, wobei Voraussetzung ist, daß gleichzeitig das Halteventil 25 geöffnet ist, was durch eine entsprechende Ansteuerung durch das Steuergerät 28 erreicht wird. Das aus dem Raum 12 verdrängte Hydrauliköl strömt anschließend durch die Pumpe 17 und treibt diese Pumpe 17 an, wodurch auf die Welle 18 ein Drehmoment ausgeübt wird. Das hat zur Folge, daß der Motor 19 weniger Antriebsenergie liefern muß, um die Förderung von Hydrauliköl durch die Pumpe 16 zu erreichen. Die erfindungsgemäße Wirkung besteht also darin, daß der Motor 19 nur die Differenz an Energie aufbringen muß, die sich aus dem Energieaufwand für die Pumpe 16 und den Energiegewinn mittels der Pumpe 17 ergibt. Entsprechend ist die wirklich benötigte Antriebsenergie deutlich kleiner als beim vorbekannten Stand der Technik nach US-A-5,243,154. Das kann insofern ausgenützt werden, daß ein entsprechend leistungsschwächerer Motor 19 verwendet werden kann und daß auch der elektrische Anschlußwert entsprechend kleiner ist. Das aus DE- AI -30 02 577 bekannte Prinzip, bei dem schon ein geringer Energieaufwand nötig ist, ist wegen der ungleichen Querschnitte in den Räumen 11 und 12 nicht anwendbar.
Um die Kabine 1 nach einer Abwärtsfahrt anzuhalten, wird durch hier nicht erwähnte Mittel die Fahrt zunächst verzögert und schließlich beendet. Bei Stillstand der Kabine 1 ist das Halteventil 25 geschlossen und der Motor 19 steht still. Erreicht wird dies durch entsprechende Steuersequenzen, die das Steuergerät 28 an das Halteventil 25 und den Leistungsteller 27 abgibt.
Nun wird die Funktion der Vorrichtung bei Aufwärtsfahrt der Kabine 1 betrachtet. Dazu muß die Kolbenstange 8 mit dem Kolben 9 in Abwärtsrichtung bewegt werden. Dies geschieht dadurch, daß nun mittels der Pumpe 17 Hydrauliköl aus dem Tank 20 durch die Tankleitung 21 in die Hydraulikleitung 15 gefördert wird. Um diese Förderrichtung zu erreichen, muß der Motor 19 in der anderen Richtung drehen, also in der entgegengesetzten Richtung zu der vorher beschriebenen Richtung bei Abwärtsfahrt der Kabine 1. Hierbei muß nun das Halteventil 25 nicht angesteuert werden; es bleibt in der geschlossenen Stellung. Das Hydrauliköl durchströmt das Umgehungsrückschlagventil 26 und gelangt dann in den Raum 12 des Zylinders 10. Durch das in den Raum 12 einströmende Hydrauliköl wird der Kolben 9 in Abwärtsrichtung bewegt. Damit wird gleichzeitig Hydrauliköl aus dem Raum 11 verdrängt. Dieses strömt nun durch die Hydraulikleitung 14 und anschließend durch die Pumpe 16 und treibt dabei diese Pumpe 16 an. Hierdurch entsteht auch bei Aufwärtsfahrt der Kabine 1 die erfindungsgemäße Wirkung, daß der Motor 19 nur die Differenz an Energie aufbringen muß, die sich aus dem Energieaufwand für die Pumpe 17 und dem Energiegewinn durch die Pumpe 16 ergibt. Mit der Bezugszahl 29 ist ein Durchflußmesser bezeichnet, der vorteilhaft im Zuge der Hydraulikleitung 15 angeordnet sein kann. Damit ist es möglich, daß die Steuerung der Bewegung der Kabine 1 durch eine Geschwindigkeitsregelung ergänzt werden kann.
Vorteilhaft ist an der Aufhängung der losen Rolle 5 ein Gegengewicht 30 befestigt, das in bekannter Weise einen Gewichtsausgleich für das Gewicht der Kabine 1 darstellt. Vorteilhaft ist das Gegengewicht 30 so bemessen, daß der Druck p12 im Raum 12 grundsätzlich größer als Null und kleiner als 2 bar ist. Das Gegengewicht 30 gleicht damit etwa 95 % des Gewichts der Kabine 1 aus. Bei der Bemessung des Gegengewichts 30 ist dabei in Rechnung zu stellen, daß sowohl der Kolben 9, als auch die Kolbenstange 8 und die lose Rolle 5 gleichsinnig wie das Gegengewicht 30 wirken, so daß von dem rechnerisch ermittelten Wert die Eigengewichte dieser drei Elemente subtrahiert werden müssen. Zu berücksichtigen ist wegen des Hebelgesetzes außerdem ein Faktor, der bei einem System der angegebenen Bauweise den Wert 2 hat. Bei Systemen ohne lose Rolle 5 hat der Faktor den Wert 1.
Aus der vorgenannten Bemessung folgt dann, daß bei Aufwärtsfahrt der Kabine 1 eine gegenüber der Abwärtsfahrt größere Leistung des Motors 19 benötigt wird.
Entsprechend kann es vorteilhaft sein, andere Bemessungsregeln für die Bestimmung der Größe des Gegengewichts 30 anzuwenden. Eine der vorteilhaften Bemessungsregeln ist diejenige, daß bei Abwärtsfahrt mit leerer Kabine 1 und bei Aufwärtsfahrt der mit der maximalen Nutzlast belasteten Kabine 1 die gleiche elektrische Antriebsleistung für den Motor 19 benötigt wird. Dabei ergibt sich die Leistung als Produkt von Durchflußmenge Q und Druck p, wobei der Druck p durch die wirkenden Kräfte und die wirksamen Flächen bestimmt ist.
Die Anwendung dieser Bemessungsregel hat nun aber zur Folge, daß die hydraulische Schaltung modifiziert werden muß, weil in diesem Fall im Raum 12 ein Unterdruck entstehen kann. In einem solchen Fall würde Hydrauliköl durch das Umgehungsrückschlagventil 26 nachgesaugt und die Kabine 1 würde sich trotz des geschlossenen Halteventils 25 bewegen.
Die Realisierung der vorgenannten Bemessungsregel für die Größe des Gegengewichts 30 setzt also eine Modifikation der hydraulischen Schaltung voraus. Dieses zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Fig. 2 dargestellt. In der Fig. 2 bezeichnen gleiche Bezugszahlen die gleichen Teile die in der Fig. 1. Der wesentliche Unterschied der Fig. 2 zur Fig. 1 ist der, daß für diese Variante ein zweites Halteventil 31 benötigt wird. Dieses Halteventil 31 liegt im Zuge der ersten Hydraulikleitung 14. Parallel zu diesem zweiten Halteventil 31 ist ein weiteres Umgehungsrückschlagventil 32 angeordnet, dessen Funktion analog der des ersten Umgehungsrückschlagventils 26 ist.
Bei der in der Fig. 2 dargestellten Ausfuhrungsvariante gilt: Bei Aufwärtsfahrt der Kabine 1 wird, gesteuert durch das Steuergerät 28, das Halteventil 31 geöffnet, während das Halteventil 25 geschlossen bleiben kann, da das in der Hydraulikleitung 15 fließende Hydrauliköl das Umgehungsrückschlagventil 26 selbsttätig öffnet. Umgekehrt wird bei Abwärtsfahrt der Kabine 1, wiederum gesteuert durch das Steuergerät 28, das Halteventil 25 geöffnet, während das Halteventil 31 geschlossen bleiben kann, da das in der Hydraulikleitung 14 fließende Hydrauliköl das Umgehungsrückschlagventil 32 selbsttätig öfϊhet. Hinsichtlich der Wirkung der Pumpen 16 und 17 besteht Identität zum bei der Beschreibung der Fig. 1 Erwähnten.
Eine weitere vorteilhafte Bemessungsregel für die Größe des Gegengewichts 30 ist die, daß eine ausgeglichene Kräftebilanz erzielt wird. Das soll bedeuten: Bei leerer Kabine 1 soll die im Raum 11 auf den Kolben 9 ausgeübte Kraft pπ, die aus dem im Raum 11 herrschenden Druck und der Fläche An resultiert, genau gleich groß sein wie die bei mit der maximalen Nutzlast belastete Kabine 1 im Raum 12 auf den Kolben 9 ausgeübte Kraft p12, die durch den im Raum 12 herrschenden Druck und die Fläche A12 bestimmt wird.
Auch bei dieser Bemessungsregel, die vor allem im Hinblick auf eine möglichst material- und damit gewichtssparende Bauweise bedeutsam ist, was sich ebenfalls günstig auf die erforderliche Antriebsenergie auswirkt, ist die hydraulische Schaltung nach Fig. 2 anzuwenden.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird gegenüber vorbekannten Systemen in der Art von US-A-5,243,154 eine erhebliche Energiemenge eingespart, obwohl eine aus Zylinder 10, Kolben 9 und Kolbenstange 8 bestehende erprobte hydraulische Antriebseinheit verwendet wird. Vorteilhaft ist bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen außerdem, daß das Volumen des Tanks 20 sehr klein sein kann. Dessen Größe bemißt sich im wesentlichen aus dem Volumen, das die Kolbenstange 8 innerhalb zweiten Raumes 12 maximal, d.h. in der untersten Stellung des Kolbens 9, einnimmt.

Claims

Patentansprüche
1. Hydraulische Aufzugsanlage mit einer dem Transport von Waren und/oder Personen dienenden Kabine, die mittels eines Seils von einer aus einem Zylinder und einem Kolben bestehenden hydraulischen Antriebseinheit bewegbar ist, wobei die Bewegung vom Kolben auf das Seil mittels einer Kolbenstange erfolgt, wobei die Bewegung der hydraulischen Antriebseinheit dadurch erfolgt, daß mittels mindestens einer Pumpe wenigstens einem Raum der Antriebseinheit Hydrauliköl zugeführt oder entnommen wird, wobei die Pumpe mittels eines steuerbaren Motors angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, - daß mittels einer erste Pumpe (16) einem ersten Raum (11) Hydrauliköl zuführbar ist,
- daß mittels einer zweiten Pumpe (17) einem zweiten Raum (12) Hydrauliköl zuführbar ist,
- daß die beiden Pumpen (16, 17) mittels einer Welle (18) starr verbunden sind, an die ein die Pumpen (16, 17) antreibender Motor (19) starr angekoppelt ist, - daß die Förderrichtungen der beiden Pumpen (16, 17) einander entgegengesetzt sind, und
- daß die spezifischen Förderleistungen Q^, Qπ der beiden Pumpen (16, 17) zueinander im gleichen Verhältnis stehen wie die wirksamen Querschnitte An, Aι2 der beiden Räume (11, 12).
2. Hydraulische Aufzugsanlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Druckseite der ersten Pumpe (16) ein als Überströmventil wirkendes erstes
Druckbegrenzungsventil (23) angeordnet ist und daß an der Druckseite der zweiten Pumpe (17) ein als Überströmventil wirkendes zweites Druckbegrenzungsventil (24) •angeordnet ist.
3. Hydraulische Aufzugsanlage gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am dem Kolben (9) entgegengesetzten Ende der Kolbenstange (8) eine das Seil (2) umlenkende lose Rolle (5) drehbar befestigt ist und daß auf dieses Ende ein Gegengewicht (30) wirkt.
4. Hydraulische Aufzugsanlage gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegengewicht (30) so bemessen ist, daß im zweiten Raum (12) ein Druck p12 herrscht, der grundsätzlich größer als Null und kleiner etwa 2 bar ist.
5. Hydraulische Aufzugsanlage gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der hydraulischen Aufzugsanlage ein einziges Halteventil (25) enthalten ist, das zwischen der Druckseite der zweiten Pumpe (17) und dem zweiten Raum (12) angeordnet ist.
6. Hydraulische Aufzugsanlage gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegengewicht (30) so bemessen ist, daß bei Abwärtsfahrt mit leerer Kabine (1) und bei Aufwärtsfahrt der mit der maximalen Nutzlast belasteten Kabine (1) die gleiche elektrische Antriebsleistung für den Motor (19) benötigt wird.
7. Hydraulische Aufzugsanlage gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegengewicht (30) so bemessen ist, daß bei leerer Kabine (1) die im ersten Raum (11) auf den Kolben (9) ausgeübte Kraft pn, die aus dem im ersten Raum (11) herrschenden Druck und der Fläche An resultiert, genau gleich groß ist wie die bei mit der maximalen Nutzlast belastete Kabine (1) im zweiten Raum (12) auf den Kolben (9) ausgeübte Kraft p]2, die durch den im zweiten Raum (12) herrschenden Druck und die Fläche Aι2 bestimmt ist.
8. Hydraulische Aufzugsanlage gemäß einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der hydraulischen Aufzugsanlage neben dem ersten
Halteventil (25), das zwischen der Druckseite der zweiten Pumpe (17) und dem zweiten Raum (12) angeordnet ist, ein zweites Halteventil (31) enthalten ist, das zwischen der Druckseite der ersten Pumpe (16) und dem ersten Raum (12) angeordnet ist.
9. Hydraulische Aufzugsanlage nach den Ansprüchen 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Halteventil (25, 31) ein Umgehungsrückschlagventil (26, 32) parallel geschaltet ist.
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