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Dokumentenidentifikation DE3425385C2 02.07.1992
Titel Hydraulischer Puffer für Fahrstuhlanlagen
Anmelder Otis Elevator Co., Farmington, Conn., US
Erfinder Bialy, Louis, Dundas, Ontario, CA;
Menet, Frederick Peter, Burlington, Ontario, CA
Vertreter Henkel, G., Dr.phil.; Feiler, L., Dr.rer.nat.; Hänzel, W., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 10.07.1984
DE-Aktenzeichen 3425385
Offenlegungstag 24.01.1985
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 02.07.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.07.1992
IPC-Hauptklasse B66B 5/28
IPC-Nebenklasse F16F 9/36   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf Aufzug- oder Fahrstuhlanlagen und betrifft insbesondere einen hydraulischen Puffer bzw. Stoßfänger dafür.

Hydraulische Puffer werden bei Fahrstuhlanlagen benutzt, um die Fahrstuhl-Kabine oder das Gegengewicht unter bestimmten Bedingungen abzubremsen. Ein typischer hydraulischer Puffer, wie er beispielsweise aus der US-PS 40 15 835 bekannt ist, 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; 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 im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

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 Flüssigkeits-Scheider (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 also 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 zeigt

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1 gehaltene, den Innenaufbau veranschaulichende Seitenansicht eines hydraulischen 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.

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.

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 Hartgummiblock 25 angeordnet, der mit dem abzubremsenden Bauteil, 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.

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 zwischen oberem Füllstand und unterem Füllstand, durch die Unterkante 266 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 der kleine Ringdurchgang 19d zwischen dem Manschetten-Teil 16a und dem gemäß Fig. 3 oberen Ende des Zylinders 18 ausgebildet, 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 Bereich 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 Ringdurchgang 19d hindurchgedrückt, in welchem Bewegung und Druckänderung auftreten, so daß sich Luft und Flüssigkeit (Öl) voneinander trennen; die Flüssigkeit wird abgeschieden 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.


Anspruch[de]
  1. 1. Hydraulischer Puffer für Fahrstuhlanlagen mit einem Flüssigkeits-Behälter (16),

    mit einem 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,+z mit einem oder mehreren im Zylinder (18) ausgebildeten, die beiden Räume (19a, 19b) miteinander verbindenden Durchlaß-Bohrungen (18a), und

    mit einem sich durch eine Manschette an der Oberseite des Behälters (16) in diesen und in den Innen- Zylinder (13) erstreckenden Kolben (12), gekennzeichnet durch

    einen zwischen dem Kolben (12) und der Manschette festgelegten Zwischenraum zur Ermöglichung eines Luftstroms oder -austritts aus dem Inneren des Behälters (16) und

    eine Düse (19d) zur Ermöglichung eines Durchtritts eines Flüssigkeit/Luftgemisches aus dem zweiten Raum (19b) zur Oberseite des Innen-Zylinders (18).
  2. 2. Puffer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 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 (Ringdurchgang 19d) zwischen den beiden Räumen (19a, 19b) festlegender Ringdurchgang vorgesehen sind.
  3. 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 über der Düse ein Zwischenraum vorgesehen ist, durch den Luft unter Druck aus dem Behälter ausströmen kann.






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