Personensicherheit– SicherheitstechnikimA · PDF file1 ThyssenKrupp Aufzugswerke GeschichtederAufzugstechnik KurzübersichtSysteme Komponenten/Sicherheitstechnik Personensicherheit–

ThyssenKrupp��Aufzugswerke1

Geschichte�der�Aufzugstechnik

Kurzübersicht Systeme

Komponenten�/�Sicherheitstechnik

Personensicherheit�–Sicherheitstechnik�im�AufzugsbauVortrag�im�Rahmen�des�GÖPPINGER�TECHNIKFORUMDipl.-Ing.�Holger�Zerelles,�Leiter�Entwicklung�High�Rise and Safeties beiThyssenKrupp�Elevator�Innovation�GmbH


GeschichteGeschichteGeschichteGeschichteEntwicklung des�Aufzugs

236�v.Chr. Erster�Aufzug�gebaut�von�Archimedes

1405

Aufzugsentwurf�von�Konrad�Keyser

80�v.Chr. Hubvorrichtung��durch�Menschen�oder�Tieren�betrieben


GeschichteGeschichteGeschichteGeschichteEntwicklung des�Aufzugs

1853 Maßgeblicher�DurchbruchElisha�Otis�erfindet�den�absturzsicheren�Aufzug

1867Einführung�des�Aufzugs�in�Europa:�Vorstellung�des�ersten�Hydraulikaufzugs�auf�der�Weltausstellung�in�Paris

1880Werner�von�Siemens�präsentiert�den�ersten�elektrischen�Aufzug�in�Mannheim


SystemeSystemeSystemeSystemeEinteilungsmerkmale

elektrischOhne�

Triebwerksraum

Mit�Triebwerksraumhydraulisch

sonstige

Einteilung

Art�des�Antriebs Triebwerksraum�=TWR?


SystemeSystemeSystemeSystemeSonstige Antriebsarten

Reibrad

Spindeltrieb��z.B. Homelifts�

Pneumatischer�Heber,�Prinzip�Luftpumpe��Homelifts, sehr selten�

Trommelantrieb��z.B. Kleingüteraufzüge, Homelifts�

Stützketten��Bühenrtechnik�

Linearmotor

…


SystemeSystemeSystemeSystemeDer�Hydraulikaufzug

• Aufwärtsbewegung

Pumpe�fördert�Drucköl in�den�Zylinder

• Abwärtsbewegung

Drucköl strömt�über�Bypassventil in�den�Tank

• Zylinderbauart

Meist�Plungerzylinder


SystemeSystemeSystemeSystemeDer�Treibscheibenaufzug

Elektrischer�Antrieb�über�Treibscheibe�und�Tragseile

Fahrkorb�in�Fangrahmen�

Gegengewicht�

Aufhängung�1:1�oder�2:1�=in�seltenen�Fällen�3:1�oder�4:1?


SystemeSystemeSystemeSystemeAufhängungen

Aufhängung�1:1 Aufhängung�2:1

• Anlagen�mit�Getriebeantrieb• Anlagen�mit�getriebelosem�Antrieb�und�Nenngeschwindigkeiten�>�4�m/s�=Förderhöhen�ab�ca.�100�m?.

• Anlagen�mit�getriebelosem�Antrieb�und�Nenn-geschwindigkeiten�bis�4�m/s

• Anlagen�mit�Getriebeantrieb�und�Lasten,�die�z.�B.�die�max.�Wellenbelastung�der�Maschine�bei�1:1-Aufhängung�überschreiten

Anwendung Anwendung


SystemeSystemeSystemeSystemePaternosteraufzug

Mehrkabinensystem�mit�offenen�umlaufenden�Kabinen

Erste�Installation�1876�in�London�für�den�Transport�von�Paketen

Darf�heute�in�Deutschland�nur�noch�mit�Sondergenehmigung�betrieben�werden.


SystemeSystemeSystemeSystemeTreibscheibenaufzug ohne TWR

Maschinenraumlose�Systeme

Antrieb�und�Antriebsregelung

• im�Schachtkopf�

• in�der�Schachtgrube�

• zwischen�Fahrkorb�und�Schachtwand

Steuerung�teilweise�im�Schacht�von�Außen�bedienbar


KomponentenKomponentenKomponentenKomponentenAntriebe für elektrisch betriebene Personenaufzüge

mit�Getriebe• Schneckengetriebe• Planetengetriebe• Riemengetriebe

Anwendung�überwiegend�bei• kleinen�bis�mittleren�Geschwindigkeiten

• geringen�Förderhöhen• Lastenaufzügen


KomponentenKomponentenKomponentenKomponentenAntriebe für elektrisch betriebene Personenaufzüge

ohne�Getriebe

Ausführung�als• Innenläufer• Außenläufer

Elektrische�Ausführung• Drehstrom�synchron• Drehstrom�asychron


KomponentenKomponentenKomponentenKomponentenTragmittel

Seile• Stahlseile�mit�Stahl-oder�Kunstfaserseele.

• Kunststoffseile�=Aramid?

Riemen• Zugelemente�aus�Stahl• Hülle�aus�Polyurethan

Riemen�mit�Zugelementen

aus�Stahl

Aramidseil

Riemen�mit�Zugelementen

aus�Aramid

Stahlseil�mit�Kunstfaserseele

Stahlseil�mit�Stahlseele


KomponentenKomponentenKomponentenKomponentenKraftübertragung�von�der�Treibscheibe�auf�die�Tragmittel

Keilrille Halbrundrille Sitzrille

α

T1T2

Fahrkorb

Treib-scheibe

Gegengewicht

Seile�laufen�in�Seilrillen�über�die�Treibscheibe• Keilrille• Halbrundrille,�Sitzrille

Kraftübertragung�über�Reibung• Treibfähigkeitsformel�nach�Eytelwein

��

��

f Reibwert�zwischen�Seil�und�Treibscheibe�f�=�f�=Rillenform,�Geschwindigkeit,�Werkstoff,�

Betriebszustand?��α Umschlingungswinkel�der�Seile�auf�der�TreibscheibeT1,�T2 Seilkräfte�


KomponentenKomponentenKomponentenKomponentenFührungsschienen�und�Führungen

Führungsschienen�für�Fahrkorb�und�Gegengewicht�

• spezielle�T-Profile• Maße�und�Eigenschaften�festgelegt�in�DIN�ISO�7465

Führungen�für�Fahrkorb�und�Gegengewicht• Gleitführungen

• geölt• =trocken�laufend?

• Rollenführungen• starr• gefedert�=und�gedämpft?


Sicherheitstechnik�im�AufzugsbauSicherheitstechnik�im�AufzugsbauSicherheitstechnik�im�AufzugsbauSicherheitstechnik�im�AufzugsbauNormen�und�Gesetze

Europäische�Richtlinien�und�Normen

�Aufzugsrichtlinie�95/16EG�EN81-1�und�EN81-2

Wichtige�Normen�für�andere�Gebiete�China:�GB7588��USA:�ASME�A17�Russland:�Pubel


Sicherheitstechnik�im�AufzugsbauSicherheitstechnik�im�AufzugsbauSicherheitstechnik�im�AufzugsbauSicherheitstechnik�im�AufzugsbauBaumustergeprüfte�Komponenten

Sicherheitseinrichtungen�nach�Aufzugsnorm

�Puffer�Verriegelungen�für�Schachttüren�Fangvorrichtung�Geschwindigkeitsbegrenzer�Sicherheitsschaltungen�mit�elektronischen�Bauelementen

�Schutzeinrichtung�für�den�aufwärts�fahrenden�Fahrkorb�gegen�Übergeschwindigkeit

�Schutzeinrichtung�gegen�unbeabsichtigte�Bewegungen�des�Fahrkorbs


Sicherheitstechnik:�PufferSicherheitstechnik:�PufferSicherheitstechnik:�PufferSicherheitstechnik:�PufferPuffer�für�Fahrkorb�und�Gegengewicht

• Vorgeschrieben�am�unteren�Ende�der�Fahrbahn�vonFahrkorb�und�Gegengewicht.

• Art�der�Puffer�von�der�Nenn-geschwindigkeit abhängig� Nenngeschwindigkeit�≤�1,6�m/s

� Energiespeichernde�Puffer=Polyurethanpuffer,�Federpuffer?

� Nenngeschwindigkeit�>�1,6�m/s� Energieverzehrende�Puffer=Ölpuffer?.


Sicherheitstechnik: Aufzugstüren - VerriegelungAufzugstüren

Jeder�Aufzug�hat• mindestens�zwei�Schachtabschluss-türen

• mindestens�eine�Fahrkorbtür

Die�Fahrkorbtür�bewegt�die�ihr�zugeordnete�Schachttür

• die�Schachttür�hat�keinen�eigenen�Antrieb


• Anfroderungen entsprechend den Normen• Türverriegelung

• Umsteuereinrichtung in Kombination mit z.B. Lichtgitter

• Drehmomentbegrenzung

Sicherheitstechnik: Aufzugstüren - VerriegelungAufzugstüren


• Türblätter• Pendelschlagtest nach EN 81-1 Annex J

• keine zerstörung der�Türblätter

• Keine Risse

• Keine Löcher

• Kein Verlassen der�Führungen

• Keine permanente deformation�der�Führungen

Sicherheitstechnik: AufzugstürenAufzugstüren


Sicherheitstechnik: Absturzverhinderung


Fangvorrichtung• bremst�nach�Auslösung�durch�den�Geschwindigkeitsbegrenzer�den�Fahrkorb�an�den�Schienen�ab

Einsatz�bei�• Abriss�aller�Tragseile• Übergeschwindigkeit��nach�oben�und�unten

Sicherheitstechnik: Fangvorrichtung


Sicherheitstechnik�im�AufzugsbauSicherheitstechnik�im�AufzugsbauSicherheitstechnik�im�AufzugsbauSicherheitstechnik�im�AufzugsbauBaumustergeprüfte�Komponenten

Baumuster-prüfbescheinigung


Löst�bei�Erreichen�der�Übergeschwin-digkeit die�Fangvorrichtungen�aus

Sicherheitstechnik: Geschwindigkeitsbegrenzer


SicherheitstechnikSicherheitstechnikSicherheitstechnikSicherheitstechnikSchutzeinrichtung�gegen�unbeabsichtigte�Bewegungen�des�Fahrkorbs

Sicherheitskomponenten�im�Zusammenspiel�mit�Sensorik�und�Aktorik


Anwendungsbeispiele in�Hochhäusern

Systemvergleiche

TWIN®�– eine�besondere�Technik

Personensicherheit�–Sicherheitstechnik�im�AufzugsbauVortrag�im�Rahmen�des�GÖPPINGER�TECHNIKFORUMDipl.-Ing.�Jörg�Müller,�Leiter�Major�Project�ConsultingThyssenKrupp�Aufzugswerke�GmbH


Financial�CenterTaipei63�Aufzüge

World�Financial�CenterShanghai96�Aufzüge

Jin�Mao�BuildingShanghai130�Aufzüge

CommerzbankFrankfurt30�Aufzüge

Vertikaler Transport in hohen GebäudenDie Problematik


Gebäudehöhe

Gebäudekern

[m

2]

• Die erforderliche Grundfläche fürdie Anordnung der Aufzüge nimmtbei immer höher wachsendenGebäuden enorm zu!

� Das Gebäude wird bezüglich derRaumnutzung immer uneffizienter.

� Zunehmende Verluste von nutz-barer Fläche.

Grundfläche

Aufzugsschächte

Vertikaler Transport in hohen GebäudenDie Problematik


Konzepte mit Mehrfach-Kabinensystemen

Paternoster Doppel-Decker TWIN®

(Keine Zulassung mehr!)


Zur Flächenoptimierung des Gebäudekerns können Doppelkabinen-Systeme das Bauvolumen deutlich reduzieren.

Vorteil für den Bauherrn: • Die nutzbare Geschoss-fläche wird vergrößert

• Mehr vermietbare Flächesteht zur Verfügung

� Effizienzsteigerung

2 Eingangsebenen

2 Transferebenen

Konventionelle Aufzugsgruppe

Doppeldecker alsVerteilaufzug

Doppeldecker als Expressaufzug

Konzepte mit Mehrfach-KabinensystemenDoppeldecker


Vorteile:• Erhöhung der Förderkapazität bei

gleichbleibendem Flächenbedarf

• Effizienzerhöhung während des Füllverkehrsbei doppelter Lade- und Förderkapazität.

• Schnelle Beförderung ohne Zwischenhalte

• Als Express Aufzüge/Shuttles zurBedienung von Transferebenen

Nachteile:• Transfer erforderlich

• Konstanter Haltestellenabstand unabdingbar

• Keine Flexibilität aufgrund derfest verbundenen Doppelkabinen

• Bewegung großer Massen auchbei geringem Verkehrsaufkommen

• Irritation der Passagiere durchungleiche Belade- und

Entladesequenzen beider Kabinen

Konzepte mit Mehrfach-KabinensystemenDoppeldecker


Konzepte mit Mehrfach-KabinensystemenTWIN®

1907Obere Kabine als Treibscheibenaufzug, untere Kabine als Trommelaufzug

1931Ein Gegengewicht für

zwei Treibscheibenaufzüge


Vorteile:• Flächeneinsparung durch Reduzierung

der Anzahl der Schächte durch TWIN®

• Hohe Flexibilität durch unabhängigoperierende Kabinen – insbesondere beiunterschiedlichen Stockwerksabständenund bei Stock-Stock-Verkehr.

• Verwendung kleinerer Aufzugskomponenten(im Vergleich zum Doppeldecker)

• Dadurch auch erhebliche Energieeinsparung



2 Entrance Levels


• Zusammenführen von Nah- und Ferngruppen.

• Reduzierung der Schachtanzahl um bis zu 50 %



Nahgruppe + Ferngruppe + DD-Shuttle

Nahgruppe + Ferngruppe

Low Rise TWIN

(4,0 m/s, 2,5 m/s)

High Rise TWIN

(6,0 m/s, 4,0 m/s)

Low Rise TWIN

(4,0 m/s, 2,5 m/s)

High Rise TWIN

(4,0 m/s, 2,5 m/s)

Express Shuttle

DD (6,0 m/s)


Situation:• Verteilung der Passagiere innerhalb derVerkehrszonen durch flexiblen TWIN®

• Expressverkehr zu den Transferebenen/Skylobbies durch Doppeldecker.

Vorteile:• Kompakte Schachtanordnung• Direkter Transfer der Passagiere

- von der unteren Doppeldeckerkabine zurunteren TWIN®-Kabine

- von der oberen Doppeldeckerkabine zurunteren TWIN®-Kabine

Nachteile:• Umstieg per Transferebene/Skylobby erforderlich

Konzepte mit Mehrfach-KabinensystemenVor- und Nachteile

2 Eingangsebenen

2 Transferebenen

TWIN® alsVerteilaufzug

Doppeldecker als Expressaufzug

TWIN® als Verteilaufzug


-22,4%

-27,1%

Comparision of system with 2 independent cars (TWIN®) versus Double Decker with

same traffic demand and similar quality of service.

VDI 4707 Rating � both systems „Energy Efficiency Class A“

Konzepte mit Mehrfach-KabinensystemenEnergieeffizienz


6 x HIGH RISE

TWIN®

6x Double Decker

HIGH RISE

Max. Electrical Loads [kW]

kW kW

1600kg / 7m/s / 7m/s 2x1600kg / 8m/s

Konzepte mit Mehrfach-KabinensystemenEnergieeffizienz


TWIN®.Das�Sicherheitskonzept�- die�vierstufige�Sicherheitskette.Stufe�1:�Abstandsrelevante�Erteilung�von�Fahrbefehlen

Die�Fahrbefehle�werden�über�die�Zielauswahlsteuerung�so�erteilt,�dass�sich�die�Kabinennicht�gegenseitig�behindern�und�stets�ein�Mindestabstand�verbleibt.

Stufe�2:�Überwachung�von�Mindestabständen

Bei�Annäherung�der�Kabinen�zueinander�wird�die�Geschwindigkeit�so�weit�reduziert,dass�ein�betriebsmäßiger�Halt�jederzeit�möglich�ist,�ohne�den�gefordertenSicherheitsabstand�zu�unterschreiten.

Stufe�3:�Nothalt

Die�Antriebe�werden�gestoppt�und�die�Betriebsbremsen�aktiviert.

Stufe�4:�Auslösen�der�Fangvorrichtung

Tritt�keine�ausreichende�Verzögerung�ein,�werden�die�Fangvorrichtungen�beider�Kabinen�zwangsweise�eingerückt.

⇒ Eine�Berührung�der�Kabinen�ist�ausgeschlossen


TWIN®.

Das�Sicherheitskonzept�zur�Abstandswahrung.Sicherheitsstufe�1

• Die�Zielrufe�werden�bereits�vor�Betreten�der�Kabine�eingegeben� Zielauswahlsteuerung�DSC.

• Die�Verteilung�der�Zielrufe�erfolgt�so,�dass�sich�die�beiden�Kabinen�gegenseitig�nicht�behindern.

• Dem�Benutzer�wird�nach�Eingabe�des�Fahrtzielsangezeigt,�welchen�Aufzug�er�benutzen�soll.�

• Die�Fahrt�zum�gewünschten�Ziel�erfolgt�dann�ohne�weitere�Eingabe�in�der�Kabine.


Mindest.

• Steuerungseitige�Überwachungsmaßnahmen�in�der�Kommunikationssoftware�zwischen�den�beiden�Auf-zugssteuerungen.

• Beide�Aufzugssteuerungen�kennen�die�Standorte,�Fahrtrichtungen,�Geschwindigkeiten�beider�Kabinen.

• Wird�ein�bestimmter�Mindestabstand�der�beiden�Kabinen�zueinander�unterschritten,�so�erfolgt�eine�Zwangsverzögerung�in�die�nächste�Haltestelle.

• Der�Mindestabstand�ist�geschwindigkeits-abhängig,�d.h.�bei�höheren�Geschwindigkeitenist�der�Mindestabstand�größer.

TWIN®.

Das�Sicherheitskonzept�zur�Abstandswahrung.Sicherheitsstufe�2


TWIN®.

Das�Sicherheitskonzept�zur�Abstandswahrung.Sicherheitsstufe�3+4

Sicherheitsstufe�3�+�4�wird�von�einem�unabhängigen�Steuerungssystem�der�höchsten�Sicherheitskategorie�mit�einem�

Safety Integrity Level 3 �SIL3�übernommen.

Solche�Systeme�werden�für�Sicherheitstechniken�wie- fly�by�wire�?Airbus,�Boeing�777A- Bahnsysteme- Chemieanlagen�verwendet.

Erstmals auch bei Aufzügen von TKE.

Maintriangel�Frankfurt�a.M.Maintriangel�Frankfurt�a.M.Maintriangel�Frankfurt�a.M.Maintriangel�Frankfurt�a.M.


TWIN®.Zertifizierung�des�Sicherheitskonzepts.

• 2004�Weiterentwicklung�des�Sicherheitssystems,�Stufen�3�und�4

Elektronisches�Steuerungssystem�nach�IEC/EN�61508

• April�2006�TÜV-Abnahme�des�neuen�Sicherheitssystems


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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