DE69014583T2 - Hydraulisches Aufzugsteuerventil. - Google Patents

Description

Technisches Gebiet
• Diese Erfindung betrifft ein System zum Zu- und Abführen von Hydraulikfluid bzw. -flüssigkeit zu bzw. von einer Kolben/Zylinderanordnung eines hydraulischen Aufzugs und insbesondere ein verbessertes System, bei dem die Abwärtsfahrt des Aufzugs sanfter und sicherer erfolgt.
Hintergrund des Stands der Technik
• Die US-PSen 4 700 748 (erteilt am 20.10.1987) und 4 726 450 (erteilt am 23.2.1988) der Fa. Otis Elevator Company beschreiben beide eine hydraulische Aufzuganlage unter Verwendung eines motorgetriebenen (Steuer-)Schieberventils, das durch einen Mikroprozessor gesteuert wird, um einen Hydraulikflüssigkeitsstrom zu und vom Kolben/Zylinder-Hebewerk im Aufzug zu regulieren. Das Schieberventil wird in Abhängigkeit von der durch den Mikroprozessor erfaßten Aufzuggeschwindigkeit und -stellung eingestellt, um den Aufzug zu starten, zu stoppen, zu beschleunigen und zu verzögern. Der Hydraulikflüssigkeitsstrom vom (von der) Kolben/Zylinder(-Anordnung) zum Vorratstank passiert das Schieberventil. Das Schieberventil wird - wie es die Bedingungen zulassen - eingestellt, um den Flüssigkeitsstrom von der Pumpe zum Kolben/Zylinder und zum Vorratstank aufzuteilen oder den Flüssigkeitsstrom vom Kolben/Zylinder zum Vorratstank zu begrenzen. Das gleiche Schieberventil steuert bzw. regelt auch den Strom vom Kolben/Zylinder zum Tank, wenn die Flüssigkeit zum Herabfahren der Kabine aus dem Kolben/Zylinder abgeführt werden soll. Die Verwendung eines einzigen Schieberventils zum Steuern aller Betriebsarten des Flüssigkeitsstroms im System bedingt einen vergleichsweise komplizierten Steuerschieber (spool). Die Verwendung des gleichen Steuerschiebers für die Regelung des Druckausgleichs und des Flüssigkeitsstroms kann zu Beginn des Herabfahrens zu einer wahrnehmbaren Abwärtsbewegung der Aufzug-Kabine führen, wenn das Schieberventil zu weit geöffnet wird oder ist.
Offenbarung der Erfindung
• Diese Erfindung betrifft ein verbessertes motorgesteuertes Hydraulikaufzug-Flüssigkeitsstromregulier- oder -regelsystem, bei dem ein Druckausgleich mittels eines Solenoidventils gesteuert oder geregelt wird, das vom Schieberventil (spool valve) getrennt und entfernt angeordnet ist und einen Ausgleich des Drucks auf beiden Seiten des Hauptrückschlagventils unmittelbar vor dem Öffnen des letzteren und bei beginnender Abwärtsfahrt (descent) der Aufzug-Kabine gewährleistet. Da der Druckausgleich bewerkstelligt wird, kann ein kleinerer Abwärtskolben (down piston) zum Öffnen des Hauptrückschlagventils für Einleitung der Abwärtsbewegung des Aufzugs verwendet werden. Der kleinere Kolben benötigt weniger Hydraulikflüssigkeit für seine Betätigung, so daß die wahrnehmbare Kabinenbewegung nicht auftritt, wenn die Hydraulikflüssigkeit dem Abwärtskolben für die Rückschlagventil-Öffnungsbetätigung zugespeist wird. Durch die Verwendung des getrennten Solenoidventils wird auch sichergestellt, daß die Aufzug-Kabine nicht zu schnell (oder überstürzt) absinkt, falls das Solenoidventil bei gleichzeitig offenem Schieberventil öffnet oder geöffnet werden sollte. In einem solchen Fall strömt Hydraulikflüssigkeit lediglich mit geregelter Menge oder Geschwindigkeit (rate) vom (von der) Kolben/Zylinder(-Anordnung) über das Solenoidventil und das offene Schieberventil zum Vorratstank. Das Hauptrückschlagventil öffnet nicht, weil der im Inneren an der Schieberventilseite des Hauptrückschlagventils entwickelte Druck aufgrund des offenen Schieberventils niedrig ist, weil über das Hauptrückschlagventil ein(e) große(r) Druckdifferenz bzw. Wirkdruck vorliegt, die bzw. der das Hauptrückschlagventil geschlossen hält, weil der dem Abwärtskolben für die Bereitstellung der Hauptrückschlagventil-Öffnungskraft zugespeiste Vorsteuerdruck niedrig ist und weil das Flächenverhältnis des Abwärtskolbens zum Rückschlagventil klein ist. Hierdurch wird eine zusätzliche Sicherheitsmaßnahme für den Betrieb des Aufzugs gewährleistet. Zudem wird eine längere Betriebslebensdauer der Dichtung des Hauptrückschlagventils gewährleistet, weil durch das Öffnen gegen einen Wirkdruck die Dichtungslebensdauer herabgesetzt wird; bei der vorliegenden Erfindung ist oder wird der Wirkdruck vor dem Öffnen des Hauptrückschlagventils beseitigt.
• Eine Aufgabe dieser Erfindung ist daher die Schaffung eines verbesserten Hydraulikaufzug-Flüssigkeitsstromregelsystems.
• Eine andere Aufgabe dieser Erfindung ist die Schaffung eines Flüssigkeitsstromregelsystems der angegebenen Art, bei dem eine unzulässig beschleunigte Abwärtsbewegung der Aufzug- Kabine verhindert wird oder ist.
• Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist die Schaffung eines Flüssigkeitsstromregelsystems der angegebenen Art unter Verwendung eines kleineren Abwärtskolbens.
• Noch eine andere Aufgabe dieser Erfindung ist die Schaffung eines Flüssigkeitsstromregelsystems der angegebenen Art, bei dem dann, wenn das Hauptrückschlagventil zum Herabfahren der Kabine geöffnet wird, die Abwärtsbewegung der Aufzug- Kabine minimiert wird oder ist.
• Schließlich besteht noch eine weitere Aufgabe dieser Erfindung in der Schaffung eines Flüssigkeitsstromregelsystems der angegebenen Art, das zu einer verlängerten Betriebslebensdauer der Dichtung des Hauptrückschlagventils führt.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
• Diese und andere Aufgaben sowie Vorteile der Erfindung ergeben sich ohne weiteres aus der folgenden genauen Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform derselben anhand der Zeichnung, die in schematischer Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
Beste Ausführungsart der Erfindung
• In der Zeichnung sind die Aufzug-Kabine und die Kolben/Zylinder-Bauteile allgemein mit den Ziffern 20 bzw. 22 bezeichnet. Eine Leitung 6 fördert Hydraulikflüssigkeit von einer Pumpe 1 in einem Vorratstank 24 zum (zur) Kolben/Zylinder(-Anordnung) 22 und (zum Tank) zurück. Die Pumpe 1 liefert Hydraulikflüssigkeit über ein Rückschlagventil 2 zu einem (Steuer-)Schieberventil 7, das mittels einer durch einen Motor 9 betätigten Schraubspindel 8 einstellbar ist. Der Motor 9 ist ein umsteuerbarer elektrischer Schrittmotor, dessen Betrieb auf die im oben angegebenen Stand der Technik beschriebene Weise durch einen Mikroprozessor M.P. gesteuert wird.
• Aufwärtsfahrt des Aufzugs 20 erfolgt auf die gleiche Weise, wie im angegebenen Stand der Technik beschrieben, und soll daher vorliegend nur kurz erläutert werden. Zu Beginn der Aufwärtsfahrt (uprun) werden auf ein Signal vom Mikroprozessor MP hin der Pumpenmotor M eingeschaltet und das Schieberventil 7 geöffnet, damit die Pumpe 1 Hydraulikflüssigkeit aus dem Tank 24 über das Rückschlagventil 2 zum Schieberventil 7 fördern kann. Da sich das Schieberventil 7 in seiner Offenstellung befindet, fließt die Hydraulikflüssigkeit lediglich durch das Ventil 7, Leitungen 26 und 28 und zurück in den Tank 24. Der Mikroprozessor MP betätigt sodann den Schrittmotor 9, um die Schraubspindel 8 das Schließen des Schieberventils 7 beginnen zu lassen. Das Schieberventil 7 wird schnell geschlossen, bis sich der Druck in der Leitung 3 bis zu dem Punkt erhöht, an dem das Rückschlagventil 4 zu öffnen beginnt. Die Anfangsbewegung des Rückschlagventils 4 wird durch einen mit dem Mikroprozessor MP verbundenen Sensor 5 erfaßt. Bei Empfang eines Signals vom Sensor 5 verlangsamt der Mikroprozessor MP die Schließgeschwindigkeit des Schieberventils 7, so daß der Strom zum Kolben/Zylinder 22 allmählich vergrößert wird, um eine sanfte bzw. zügige Hochfahrbewegung der Kabine 20 zu gewährleisten. Hierauf wird das Schieberventil 7 ausreichend (weit) geschlossen, um der Kabine 20 bei ihrer Aufwärtsfahrt die gewünschte Geschwindigkeit zu erteilen. Danach wird die Kabine 20 durch allmähliches Wiederöffnen des Schieberventils 7 allmählich angehalten, bis der Hydraulikdruck im Kolben/Zylinder 22 denjenigen in der Leitung 3 übersteigt und dadurch das Rückschlagventil 4 zum Schließen veranlaßt wird.
• Wenn eine Abwärtsfahrt der Kabine 20 einsetzen soll, werden oder sind die Pumpe 1 abgeschaltet (deaktiviert) und das Schieberventil 7 geschlossen. Das Solenoidventil 11 wird geöffnet, um Hydraulikflüssigkeit von der Leitung 6 über die Leitungen 30 und 32, das Solenoidventil 11 und die Leitung 34 zur Pumpenseite des Hauptrückschlagventils 4 strömen zu lassen. Da der Fluid- bzw. Flüssigkeitsdruck auf beiden Seiten des Hauptrückschlagventils 4 gleich groß ist, wird die einzige, das Ventil 4 geschlossen haltende Kraft von dessen Feder 4' aufgebracht. Der Mikroprozessor MP öffnet auch das Solenoidventil 12, wobei Hydraulikflüssigkeit vom Solenoidventil 11 oder von der Flüssigkeitsstrecke (Leitung) 3 über die Leitung 34 und das offene Solenoidventil 12 in den Abwärtskolbenraum 36 einströmt. Der im Raum oder Zylinder 36 geführte Abwärtskolben (down piston) 10 weist eine Kolbenstange 13 auf, die auf das Hauptrückschlagventil 4 ausgerichtet ist, dieses jedoch normalerweise nicht berührt. Wenn der Raum 36 unter Druck gesetzt ist, verschieben sich Kolben 10 und Kolbenstange 13 gemäß der Zeichnung nach links, wobei die Kolbenstange 13 das Ventil 4 in die Offenstellung drückt. Da auf beiden Seiten des Ventils gleiche Drücke herrschen, sobald das Solenoid(ventil) 11 öffnet, braucht zum Öffnen des Ventils 4 nur die Kraft der Feder 4' überwunden zu werden. Dies ermöglicht die Verwendung eines kleineren Kolbens 10; außerdem ist weniger Hydraulikflüssigkeit im Raum 36 zum Betätigen des Kolbens 10 nötig. Infolgedessen wird weniger Flüssigkeit vom Kolben/Zylinder 22 abgezapft, so daß sich eine minimale Vor(aus)bewegung der Kabine 20 bei offenen Solenoidventilen 11 und 12 ergibt. Wenn das Ventil 4 geöffnet wird oder ist, signalisiert der Sensor 5 dem Mikroprozessor MP, daß der Schrittmotor 9 zum Einleiten des Öffnens des Schieberventils 7 betätigt werden soll. Das Schieberventil 7 wird anfänglich langsam geöffnet, damit Hydraulikflüssigkeit durch das offene Ventil 4 über die Leitung 3 und das Schieberventil 7 sowie über die Leitungen 26 und 28 zum Tank 24 strömen kann.
• Die Kraft, die durch den Abwärtskolben 10 auf das Rückschlagventil 4 ausgeübt werden kann, reicht nicht aus, letzteres gegen einen beträchtlichen Wirkdruck zu öffnen, weil die Oberfläche des Kolbens 10 klein ist und (weil) der dem Abwärtskolben 10 zugespeiste Druck der gleiche ist wie der Druck an der Pumpenseite des Rückschlagventils. Dies stellt ein Sicherheitsmerkmal dar, durch das ein Öffnen des Hauptrückschlagventils 4 bei offenem Schieberventil 7 verhindert wird, was zu einem plötzlichen schnellen Start der Abwärtsbewegung der Kabine 20 führen würde.
• Der Öffnungsgrad des Schieberventils 7 bestimmt die Gechwindigkeit der Abwärtsfahrt der Aufzug-Kabine 20. In seiner voll offenen Stellung herrscht über das Hauptrückschlagventil 4 nur ein kleiner Druckabfall, so daß der Kolben 10 in der Lage ist, das Ventil bei normalen Strömungsmengen oder -geschwindigkeiten geöffnet zu halten. Wenn die Flüssigkeitsströmungsmenge (und die zugehörige Aufzuggeschwindigkeit) über das Rückschlagventil 4 übermäßig (groß) ist, erhöht sich der Wirkdruck, und der Kolben 10 ist nicht in der Lage, das Rückschlagventil 4 geöffnet zu halten. Dies stellt ein Sicherheitsmerkmal zur Verhinderung einer übermäßigen Übergeschwindigkeit dar. Im Aufzugschacht angeordnet (nicht dargestellte) Kabinenstellungssensoren herkömmlicher Konstruktion erfassen, (die Stellung,) wo sich die Kabine 20 befindet, und übertragen diese Information zum Mikroprozessor MP. Letzterer benutzt diese Information für die zweckmäßige Steuerung des Schieberventils 7. Wenn das Bestimmungs-Stockwerk (called floor) erreicht ist, werden das Schieberventil 7 und auch die Solenoidventile 11 und 12 geschlossen. Dadurch vergrößert sich der Wirkdruck über das Ventil 4, so daß dieses schließt und den Kolben 10 mit der (Kolben-)Stange 13 gemäß der Zeichnung nach rechts drückt. Aus dem Raum 36 entweicht Flüssigkeit über das Ventil 12 und den Strömungsregler 14, und sie strömt über die Leitung 28 zum Tank 24.
• Bei einem Energie- oder Stromausfall oder in einem anderen Notfall werden die Solenoidventile 11 und 12 stromlos gemacht (deaktiviert) und geschlossen, wobei die Aufzug- Kabine 20 durch das Schließen des Hauptrückschlagventils 4 gestoppt wird. Die Schließgeschwindigkeit des Hauptrückschlagventils 4 wird durch den Strömungsregler 14 begrenzt. Durch eine solche Begrenzung der Schließgeschwindigkeit des Ventils wird ein sanftes Stoppen des Aufzugs unter Notfallbedingungen erreicht.
• Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß bei Verwendung eines im Vergleich zur Größe des Hauptrückschlagventils kleinen Kolbens das Hauptrückschlagventil nicht geöffnet oder offengehalten werden kann, wenn ein erheblicher Wirkdruck über das Hauptrückschlagventil vorliegt. Hieraus ergeben sich zusätzliche Sicherheitsmerkmale. Wenn das Schieberventil bei erregten (aktivierten) und offenen Solenoidventilen offen ist, strömt Flüssigkeit über die Solenoidventile und (aus diesen) heraus zum Tank durch das offene Schieberventil, ohne einen nennenswerten Druck an der Schieberseite des Hauptrückschlagventils oder am Abwärtskolben aufzubauen, so daß das Hauptrückschlagventil nicht öffnet. Der Aufzug fährt mit der Geschwindigkeit abwärts, die durch den Ölstrom durch das erste Solenoidventil geregelt wird, welche (Geschwindigkeit) niedrig ist. Fall ohne diese hinzugefügte Flüssigkeitsverbindung um das Hauptrückschlagventil herum ein großer Abwärtskolben verwendet werden würde, würde der Aufzug nahezu augenblicklich beginnen, sich mit hoher Geschwindigkeit abwärts zu bewegen, wenn die Solenoidventile bei offenem Schieberventil erregt (aktiviert) werden würden, was einen unsicheren Zustand darstellt.

Claims (4)

1. Hydraulische Aufzuganlage, umfassend:

a) eine Aufzugkabine (20),

b) eine Kolben/Zylinderanordnung (22) zum Hoch- und Herabfahren der Aufzugkabine,

c) einen Hydraulikflüssigkeitsvorrat (24) und eine Flüssigkeitspumpe (1) für die Lieferung von Hydraulikflüssigkeit zur Kolben/Zylinderanordnung (22),

d) ein einstellbares Dosierventil (7) zum Regeln des Hydraulikflüssigkeitsflusses zu der und von der Kolben/Zylinderanordnung (22),

e) eine zwischen die Kolben/Zylinderanordnung (22) und das Dosierventil (7) eingeschaltete vorbelastete Rückschlagventileinheit (4), die normalerweise durch eine(n) vorbestimmte(n) Flüssigkeitsdruckdifferenz oder -wirkdruck an ihrer Kolben/Zylinderseite geschlossen ist,

f) eine flüssigkeitsbetätigte, mit Flüssigkeit von der Kolben/Zylinderanordnung betriebene Einrichtung (36) zum selektiven Öffnen der Rückschlagventileinheit (4) zwecks Ermöglichung einer Abführung von Hydraulikflüssigkeit aus der Kolben/Zylinderanordnung (22) während einer Abwärtsfahrt der Aufzugkabine,

g) eine Überbrückungsventileinheit (11) zur Verbindung der Seiten der Kolben/Zylinderanordnung (22) und des Dosierventils (7) (an) der Rückschlagventileinheit (4) um die Rückschlagventileinheit herum und

h) eine Einrichtung zum selektiven Öffnen der Überbrückungsventileinheit (11) vor Einleitung einer Aufwärtsfahrt der Aufzugkabine zwecks Ausgleichens des Flüssigkeitsdrucks an den beiden Seiten der Rückschlagventileinheit (4), so daß letztere lediglich aufgrund ihrer (Feder-)Vorbelastung geschlossen bleibt.

2. Aufzuganlage nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Einrichtung zum Verbinden der Überbrückungsventileinheit (11) mit der flüssigkeitsbetätigten Einrichtung (36) zwecks Lieferung von Hydraulikflüssigkeit zur flüssigkeitsbetätigten Einrichtung nach dem Druckausgleich an beiden Seiten der Rückschlagventileinheit (4), um die flüssigkeitsbetätigte Einrichtung (36) in die Lage zu versetzen, dann die Rückschlagventileinheit (4) zu öffnen.

3. Aufzuganlage nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Einrichtung zur Verhinderung einer Betätigung der flüssigkeitsbetätigten Einrichtung (36), wenn sich das Dosierventil (7) in einer teilweise oder voll offenen Stellung befindet.

4. Hydraulische Ventilanordnung zum Regeln eines Hydraulikflüssigkeitsflusses von einer hydraulischen Aufzug- Kolben/Zylinderanordnung (22) zu einem Hydraulikflüssigkeit- Speicherbehälter (24) bei einer Abwärtsfahrt des Aufzugs, wobei die Ventilanordnung umfaßt:

a) ein einstellbares Dosierventil (7) zum Regeln des Hydraulikflüssigkeitsflusses zu der und von der Kolben/Zylinderanordnung (22),

b) ein zwischen das Dosierventil (7) und die Kolben/Zylinderanordnung (22) eingeschaltetes, normalerweise geschlossenes, vorbelastetes Rückschlagventil (4),

c) eine flüssigkeitsbestätigte Einrichtung (36) zum selektiven Öffnen des Rückschlagventils (4),

d) ein die Kolben/Zylinderseite des Rückschlagventils (4) und die Seite des Dosierventils (7) des Rückschlagventils (7) verbindendes Überbrückungsventil (11) das in der Offenstellung den Flüssigkeitsdruck an beiden Seiten des Rückschlagventils (4) auszugleichen vermag, und

e) das Überbrückungsventil (11) und die flüssigkeitsbetätigte Einrichtung (36) verbindende Mittel (34, 12) zur Lieferung von Betätigungsflüssigkeit zur Einrichtung (36) bei offenem Überbrückungsventil (11).