DE69421242T2

DE69421242T2 - Verfahren zum betrieb eines aufzugs und einer aufzugsmaschinerie

Info

Publication number: DE69421242T2
Application number: DE69421242T
Authority: DE
Inventors: Raimo Pelto-Huikko
Original assignee: Kone Corp
Current assignee: Kone Corp
Priority date: 1993-06-01
Filing date: 1994-05-31
Publication date: 2000-03-02
Anticipated expiration: 2014-06-01
Also published as: CA2141304A1; ES2138083T3; FI932504A; ATE185770T1; CA2141304C; AU6798794A; EP0652845B1; FI99110B; AU677397B2; WO1994027905A1; FI932504A0; BR9405394A; FI99110C; CN1053161C; EP0652845A1; CN1112785A; US5579868A; JPH07509683A; JP3441077B2; DE69421242D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Aufzuges gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Aufzugsmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 3.
Gegenwärtig variiert die aus dem elektrischen Stromversorgungsnetz für Aufzüge entnommene Leistung enorm. Die erforderliche Leistung erreicht ihr Maximum während der Aufwärtsfahrt einer völlig beladenen Aufzugskabine und diese Maximalleistung bestimmt die Ausführung der elektrischen Ausrüstung und Schnittstellen. Während der Abwärtsfahrt der Aufzugskabine kann die Kabine elektrisch gebremst werden, indem elektrische Energie in das Netz zurück gespeist wird. Oft wird jedoch in geeigneten Bremsvorrichtungen die gesamte kinetische und potentielle Energie der Aufzugskabine in Abwärme umgewandelt.
Die AU-PL 4385 zeigt eine Vorrichtung, in der Ventile zum Regulieren der Fluidströmung von dem Druckspeicher zum Aufzugsantrieb verwendet werden. Diese Ventilsteuerung kann jedoch nicht als hydraulisches Stellglied zum Anpassen des Druckes bezeichnet werden. Die Verwendung von Ventilen führt zu hohen Verlusten, was in einer Erwärmung der Ventile und einer Reduzierung des Wirkungsgrades der gesamten Vorrichtung resultiert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, die oben genannten Nachteile zu eliminieren. Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, einen neuen Typ einer Aufzugsmaschine und ein Verfahren für ihren Betrieb zu schaffen, die es ermöglichen den Energieverbrauch des Aufzuges und vor allem seine auf das Stromnetz aufgebrachte Last zu reduzieren.
Die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung gehen aus den Ansprüchen hervor.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Aufzugsmaschine in den verschiedenen Bewegungszuständen der Aufzugskabine wird sowohl die zum Bewegen der Fahrkabine erforderliche Energie als auch die Energie zum Beschleunigen oder Abbremsen des Systems einem hydraulischen Druckspeicher entnommen oder in diesen zurückgeführt. Überdies wird der Druckspeicher mittels eines Hilfsantriebs aufgeladen, um die mit dem Betrieb einhergehenden Verluste auszugleichen. Mit anderen Worten wird die zur Bewegung der Aufzugskabine benötigte Energie von dem Druckspeicher entnommen und die aus der Bewegung der Aufzugskabine zurückgewonnene Energie dem Druckspeicher zurückgeführt. In diesem Zusammenhang bedeuten die "Bewegungszustände" der Aufzugskabine die Bewegung der Aufzugskabine während eines Beschleunigens, eines Abbremsens und eines Fahrvorgangs bei konstanter Geschwindigkeit in der Aufwärts- oder Abwärtsrichtung. Der Ausdruck "System" bezieht sich auf die Aufzugskabine und die mit ihr bewegten Teile.
Der Hilfsantrieb wird vorzugsweise unter einer im wesentlichen konstanten Leistung und für relativ lange Zeiträume betätigt, insbesondere wenn eine schwere Beladung des Aufzuges zu erwarten ist. Die Belastung des elektrischen Stromnetzes durch den Hilfsantrieb ist im wesentlichen geringer als die zum Bewegen der Aufzugskabine erforderliche maximale Energie.
Die erfindungsgemäße Aufzugsmaschine zum Anheben und Absenken einer Aufzugskabine umfaßt einen hydraulischen Druckspeicher, der an hydraulische Stellglieder angeschlossen ist, um die dem Druckspeicher entnommene/zugeführte Energie dem Bewegungszustand der Aufzugskabine anzupassen, und einen Hilfsantrieb, um hydraulische Energie in den Druckspeicher zu pumpen. Folglich wandeln die hydraulischen Stellglieder den hydraulischen Druck des Druckspeichers erfindungsgemäß in kinetische und potentielle Energie der Aufzugskabine um, und vice versa je nach dem Bewegungszustand der Aufzugskabine die kinetische und potentielle Energie der Aufzugskabine in einen hydraulischen Druck des Druckspeichers.
Folglich arbeitet der Druckspeicher gemäß der Erfindung als eine primäre Energiequelle der Aufzugskabine, mittels der die Kabine angehoben wird und an die die kinetische und potentielle Energie der Aufzugskabine zurückgeführt werden, wenn der Bewegungszustand der Kabine das zuläßt. Da das Anheben und Absenken der Aufzugskabine immer Energieverluste mit einschließt, die aus der Umwandlung von Energie in Wärme resultieren, und da der Betrieb der Aufzugsmaschine irregulär sein kann, beispielsweise bei aufeinanderfolgenden Aufwärtsfahrten mit vollbesetzter und Abwärtsfahrten mit leerer Fahrkabine, ist die Aufzugsmaschine mit einem Hilfs-/Zusatzantrieb versehen, die verwendet wird, um die erforderliche Energie in den Druckspeicher zu pumpen.
Die Maximalleistung des Zusatzantriebs ist jedoch beträchtlich geringer als die maximale Momentanleistung einer entsprechenden Aufzugsmaschine, weil der Zusatzantrieb, ungeachtet der Aufzugslast zu irgendeinem bestimmten Moment, mit seiner regulären Maximalleistung im wesentlichen kontinuierlich betrieben werden kann.
Die Aufzugsmaschine der Erfindung kann beispielsweise in hydraulischen Aufzügen, Windenaufzügen und Treibscheibenaufzügen verwendet werden.
In hydraulischen Aufzügen umfassen die hydraulischen Stellglieder erfindungsgemäßen Aufzugsmaschine vorzugsweise einen hydraulischen Konverter zwischen dem Druckspeicher und dem Hydraulikzylinder. Das Einstellelement, das beispielsweise mit einer Regulierpumpe und einem Hydraulikmotor versehen ist, wird verwendet, um die Geschwindigkeit der Aufzugskabine während sowohl der Aufwärtsfahrt als auch der Abwärtsfahrt zu variieren.
In einem Trommelantriebsaufzug umfaßt die Aufzugsmaschine der Erfindung vorzugsweise einen einstellbaren Hydraulikmotor.
In einem Treibscheibenaufzug umfaßt die erfindungsgemäße Aufzugsmaschine vorzugsweise ebenso einen einstellbaren Hydraulikmotor, der verwendet wird, um die Treibscheibe des Aufzuges zu drehen oder der die Drehbewegung der Treibscheibe aufnimmt und in einen hydraulischen Druck des Druckspeichers umwandelt.
Die erfindungsgemäße Aufzugsmaschine besitzt im Vergleich mit der bisher bekannten Technik bedeutende Vorteile. Sie schafft eine beträchtliche Reduzierung des Energieverbrauches, da die freigewordene potentielle und kinetische Energie der Aufzugskabine mit hohem Wirkungsgrad in dem Druckspeicher gespeichert werden, was die Verwendung eines teuren und unökonomischen Systems zur Rückführung von Energie in das elektrische Stromnetz, das Störungen in dem Stromnetz verursacht, unnötig macht. Gleichermaßen reduziert die Erfindung beträchtlich die angeschlossene Last, weil der aus dem Netz entnommene Betrag an Energie so gering ist, daß eine Rückführung an Energie unnötig ist. Darüber hinaus wird unabhängig von der momentanen Last der Aufzugskabine dem Stromnetz konstant Energie entnommen. Überdies wird keine separate Ausrüstung zum Reserve- oder Notfallbetrieb der Aufzugskabine benötigt, da beispielsweise während eines Stromausfalles die Aufzugskabine unter Verwendung der Energie des Druckspeichers zu einem Geschoß gefahren wird.
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben, in denen zeigen:
Fig. 1 eine Schaltskizze der erfindungsgemäßen Aufzugsmaschine, wie sie in einem hydraulischen Aufzug verwendet wird;
Fig. 2 eine Schaltskizze der erfindungsgemäßen Aufzugsmaschine, wie sie in einem Windenaufzug verwendet wird; und
Fig. 3 eine Schaltskizze der erfindungsgemäßen Aufzugsmaschine, wie sie in einem Treibscheibenaufzug verwendet wird.
Fig. 1 zeigt eine Schaltskizze einer erfindungsgemäßen Aufzugsmaschine, wie sie in einem hydraulischen Aufzug verwendet wird. In der Aufzugsmaschine ist ein hydraulischer Druckspeicher 1 über einen hydraulischen Konverter 5 an den Hydraulikzylinder 4 des hydraulischen Aufzuges angeschlossen. Der hydraulische Konverter 5 besteht aus einem hydraulischen Motor 7 und einer Regulierpumpe 6. Der Druckspeicher 1 ist ebenso an einen Zusatzantrieb 3 angeschlossen, der zum Aufladen des Druckspeichers verwendet wird. Zusätzlich ist das System mit einem Rückschlag- oder Regulierventil 8 versehen, um den hydraulischen Konverter 5 von dem Druckspeicher 1 und dem Hydraulikzylinder 4 während eines Stillstandes des Aufzuges zu trennen.
Die Aufzugsmaschine in Fig. 1 funktioniert wie folgt. Jeder Belastungszustand des Aufzuges entspricht einem gegebenem Zylinderdruck, und der Druck des Druckspeichers verändert sich während des Arbeitsvorgangs so wenig wie möglich. Für jeden Wert des Zylinderdrucks existiert ein bestimmter Wert an Fördervolumen des einstellbaren Motors, bei dem das hydraulische System im Gleichgewicht ist, d. h. es bleibt aufgrund des Druckes des Druckspeichers in Ruhe. Wenn das Fördervolumen des einstellbaren Motors erhöht wird, erhöht sich die auf die Welle der Pumpe wirkende Kraft und die Pumpe beginnt Öl in den Zylinder 4 zu pumpen. Wenn das Fördervolumen verringert wird, tritt das Gegenteil auf und die Aufzugskabine beginnt sich abzusenken.
Die dem Druckspeicher entnommene oder zugeführte Energie entspricht immer dem Bewegungszustand des Aufzuges. Während des Bremsens wird die kinetische Energie des Aufzuges als potentielle Energie während der Aufwärtsbewegung und als Druckspeicherenergie während der Abwärtsbewegung zurückgewonnen.
Aufgrund natürlicher Verluste, wie Reibung und Undichtigkeiten, und während eines aufwärtigen Spitzenverkehrs ist der Druckspeicher nach einigen vollbesetzten, in aufwärtiger Richtung transportierten Kabinenladungen entladen; so ist das System mit einem Zusatzantrieb 3 versehen, der das hydraulische Fluid zurück in den Druckspeicher 1 pumpt. Der Zusatzantrieb muß nicht den Eigenschaften eines Aufzugantriebes genügen, weil zum Betrieb nicht von dem momentanen Bewegungszustand der Aufzugskabine, sondern primär eher von der für den nächste Fahrt der Kabine erforderlichen Energie abhängt.
Während eines aufwärtigen Spitzenverkehrs wird der Zusatzantrieb 3 beispielsweise mit hundertprozentiger Anschlußdauer betrieben, so daß die zugehörige Last, verglichen mit herkömmlichen hydraulischen Aufzügen, sehr gering ist. Zu anderen Zeiten kann die Zusatzvorrichtung nach Bedarf eingeschaltet werden, d. h. wie es der Ladungszustand des Druckspeichers und die erwartete Verkehrsauslastung erfordern.
Fig. 2 zeigt eine Aufzugsmaschine gemäß der Erfindung, wie sie in einem Windenaufzug verwendet wird. Dieses System besitzt einen einstellbaren Hydraulikmotor 9, der mit der Winde 12 des Windenaufzuges verbunden ist und einen Anschluß an den Druckspeicher 1 besitzt. Überdies ist ein Regelventil 11 zwischen dem Druckspeicher und dem Hydraulikmotor vorgesehen. Der Druckspeicher 1 ist ebenso an den Zusatzantrieb 3 angeschlossen.
Das Fördervolumen des Hydraulikmotors kann stufenlos in dem Bereich von 30 bis 100% variiert werden. Folglich kann der Motor für alle Zustände des Aufzuges eine Fördermenge vorsehen, die das System im Gleichgewicht hält. Während der Abwärtsfahrt der Fahrkabine arbeitet der Hydraulikmotor als eine Pumpe und die freigewordene potentielle Energie wird folglich in Verbindung mit der Abnahme der kinetischen Energie in dem Druckspeicher 1 unter einem hohen Wirkungsgrad gespeichert, wobei der Gesamtwirkungsgrad ca. 0,8 beträgt. Während der Aufwärtsfahrt wirkt der Hydraulikmotor als ein Motor, der den Druckspeicher 1 entlädt, wenn er die Winde 12 dreht, die die Aufzugskabine anhebt. Die Windenaufzugsmaschine in Fig. 2 kann in einer sehr kompakten Weise eingesetzt werden, wenn die Winde 12 ebenso als ein Druckspeicher verwendet wird.
Die Hydraulik des oben beschriebenen Windenaufzuges kann ebenso als die Maschine eines Treibscheibenaufzuges verwendet werden, wie das in Fig. 3 gezeigt ist. Die Maschine in Fig. 3 entspricht derjenigen in Fig. 2 mit der Ausnahme, daß die Winde 12 durch eine Treibscheibe 13 und eine damit verbundene Aufzugskabine und Gegengewicht ersetzt wurde. Das Gegengewicht ermöglicht eine erhebliche Reduzierung des Drehmomentes und der Leistung, wobei der Hydraulikmotor 10 einen größeren Einstellbereich von -100% ... +100% erfordert, weil in einem Treibscheibenaufzug die Kraft ihre Richtung ändert. In anderen Bereichen arbeitet die Vorrichtung wie in einem Windenaufzug.
Ungeachtet der oben beschriebenen strukturellen Lösungen der verschiedenen Aufzugstypen funktionieren alle drei Aufzugstypen, der hydraulische Aufzug, der Windenaufzug und der Treibscheibenaufzug in der erfindungsgemäßen Aufzugsmaschine im wesentlichen in derselben Weise. In allen drei Fällen wird die Aufwärtsfahrt des Aufzuges mittels eines hydraulischen Systems vollzogen und die während der Abwärtsfahrt und beim Bremsen freigewordene kinetische und potentielle Energie wird zurückgewonnen und in einen hydraulischen Druckspeicher zurückgeführt, ohne daß die Energie von einer in die andere Form umgewandelt werden muß. Auf diese Weise können Verluste in einem minimalen Maß gehalten werden, während ein hoher Gesamtwirkungsgrad erhalten wird.
Die Erfindung ist oben mit Hilfe einer Zeichnung beschrieben worden, jedoch sind verschiedene Ausführungen innerhalb der durch die Ansprüche definierten Erfindungsidee möglich.

Claims

1. Verfahren zum Betreiben eines Aufzugs, in dem in den Bewegungszuständen des Aufzugs die Energie zum Bewegen der Aufzugskabine, wie auch die Energie zum Beschleunigen/Abbremsen des Systems von/zu einem hydraulischen Druckspeicher (1) entnommen/zurückgeführt wird, und der hydraulische Druckspeicher (1) aufgeladen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Bewegen der Aufzugskabine erforderliche und von/zu einem hydraulischen Druckspeicher (1) entnommene/zurückgeführte Energie durch einstellbare hydraulische Stellglieder (2) so eingestellt wird, daß sie der Energie des Bewegungszustandes des Aufzuges entspricht, und daß der hydraulische Druckspeicher (1) mittels eines Hilfs- /Zusatzantriebs (3) aufgeladen wird, der mit einer von dem momentanen Bewegungszustand der Aufzugskabine unabhängigen Leistung betrieben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzantrieb mit einer im wesentlichen konstanten Leistung betrieben wird, die im wesentlichen geringer ist als die zur Bewegung der Aufzugskabine erforderliche Maximalleistung.

3. Aufzugsmaschine zum Anheben und Absenken einer Aufzugskabine, welche Maschine einen hydraulischen Druckspeicher (1) umfaßt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzugsmaschine folgende Bestandteile umfaßt:

- einstellbare hydraulische Stellglieder (2) zum Anpassen der dem Druckspeicher (1) entnommenen/zugeführten Energie an den Bewegungszustand der Aufzugskabine, und

- einen Zusatzantrieb (3), um hydraulische Energie in den Druckspeicher (1) zu pumpen.

4. Aufzugsmaschine nach Anspruch 3 zur Verwendung in einem hydraulischen Aufzug, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulischen Stellglieder (2) einen hydraulischen Konverter (5) umfassen, der zwischen dem Druckspeicher (1) und dem Hydraulikzylinder (4) angeordnet ist.

5. Aufzugsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Konverter (5) eine Regulierpumpe (6) und einen Hydraulikmotor (7) umfaßt.

6. Aufzugsmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß während eines Stillstandes der hydraulische Konverter (5) von dem Druckspeicher (1) und dem Hydraulikzylinder (4) mittels Rückschlag- oder Regulierventilen (8) getrennt ist.

7. Aufzugsmaschine nach Anspruch 3 zur Verwendung in einem Trommelantriebsaufzug, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulischen Stellglieder (2) einen einstellbaren Hydraulikmotor (9) umfassen.

8. Aufzugsmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher (1) in der Winde eines Windenaufzugs angeordnet ist.

9. Aufzugsmaschine nach Anspruch 3 zur Verwendung in einem Treibscheibenaufzug, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulischen Stellglieder (2) einen einstellbaren Hydraulikmotor (10) umfassen.

10. Aufzugsmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß während eines Stillstandes der Druckspeicher (1) von dem einstellbaren Hydraulikmotor (9, 10) mittels eines Rückschlag- oder Regulierventils (11) getrennt ist.