Ausgabe 6/2005
11/01/05
„Spirit“ – der neue MRL mit optimierten Schachtabmessungen
Jochen Müller (ThyssenKrupp Aufzugswerke Deutschland)
Aufzugsbenutzer werden bereits seit Jahren von inzwischen längst etablierten, triebwerksraumlosen Anlagen komfortabel bewegt. Planer und Architekten nutzen die kompakten Systeme für mehr Freiheiten und Flexibilität in der Konzeption von Gebäuden; und die Betreiber selbst kommen nicht zuletzt durch die wirtschaftlichen Vorteile, die ihnen ein triebwerksraumloser Aufzug in vielfältiger Weise bietet, auf ihre Kosten.
Kategorie: Fachaufsaetze Ausgabe 6/2005
Erstellt von: Editor
Ein bedeutendes Potenzial im Hinblick auf die stetige Weiterentwicklung dieser Systeme liegt im Bereich der Anlagenkonstruktion. So sind bei einigen bereits Ansätze zur Reduzierung der Schachtabmessungen umgesetzt worden. Und es existieren Lösungen mit reduzierten Maßen im Schachtkopf oder der Schachtgrube. Zum Beispiel das Aufzugssystem „Evolution® compact“, das die ThyssenKrupp Aufzugswerke vor einigen Jahren vorstellte. Mit nur 300 Millimetern Schachtvertiefung war dieser Aufzug damals der erste im Markt, der eine entsprechende Maßreduktion aufwies.
Zunächst blieb es bei diesen Lösungen, also entweder reduzierter Schachtkopf oder reduzierte Schachtgrube. Ein Aufzugssystem, dass sowohl die Geschosshöhe der obersten Etage als auch die Tiefe des Fundaments der untersten Etage nicht überragt, gab es nicht. Derartige Lösungen waren zwar bekannt, sie erfüllten jedoch nur die Maschinenrichtlinie und nicht die geforderten Sicherheitsbestimmungen der Aufzugsrichtlinie 95/16/EG. Aus diesem Grund können solche Anlagen zum einen nur in privat genutzten Bereichen mit stark eingeschränkter Geschwindigkeit betrieben werden, zum anderen stehen die Schutzräume für das Wartungs- und Reparaturpersonal hier nur zeitweise zur Verfügung. Diese temporären Schutzräume werden etwa durch Festsetzen des Fahrkorbs sichergestellt. Ergänzend oder alternativ kommt eine personenerkennende Sensorik hinzu. Allerdings: Die verwendeten Sensoren haben den Nachteil, dass sie als Sicherheitsschaltung, zum Beispiel nach SIL 3 ausgelegt werden müssen. Dadurch werden Ausführungen und Dokumentation aufwändig und für das Wartungspersonal schwer nachvollziehbar.
Zielsetzung
Die Entwicklung und Herstellung triebwerksraumloser Aufzüge bei den ThyssenKrupp Aufzugswerken richtet sich besonders am Bedarf an hochwertigen, flexibel anpassbaren sowie grubenlosen Anlagen aus. Eine Kernkompetenz, die auf einer umfassenden qualitäts- wie zukunftsorientierten Basis ruht.
Das heißt: Eine weitere Innovation im Segment triebwerksraumloser Aufzüge zu schaffen, bedeutete nicht, sich in Bezug auf technische oder kostenspezifische Faktoren quasi auf Face-Lifting-Niveau zu bewegen. Eine weitere Innovation in diesem Marktsegment zu schaffen bedeutete, einen Aufzug zu entwickeln, in dem sich überzeugende einzigartige Eigenschaften vereinen.
In erster Linie geht es dabei um folgende Merkmale:
• Minimierte Schachtabmessungen
• Minimaler Schachtkopf
• Minimale Schachtgrube
• Im Bereich der untersten Haltestelle platzierte Antriebseinheit
• Einsatz einer permanenterregten Synchronmaschine
• Kompakter Fahrkorb mit Festmaßen
• Stockwerkvariabler Bedienkasten
• Schachttüreinbau im Schacht oder in Nische
• Ein Produkt für den Standard-Volumenmarkt
Herstellung eines Aufzugs mit minimalem Schachtkopf und minimierter Schachtgrube bei gleichzeitig verkleinertem Schachtquerschnitt für den Standard-Volumenmarkt. Ein Ziel, das nichts anderes bedeutete, als das heute kompakteste Aufzugssystem zu konstruieren und einen neuen Maßstab bei Aufzügen zu setzen. Und es bedeutete, viele neue Wege zu beschreiten.
Kundennutzen
• Optimale Bauvolumennutzung
• alle vertikalen Lasten werden nur in der Schachtgrube in den Gebäudeboden eingeleitet
• Geringe Kosten
• Kurze Lieferzeiten
• Einfache Montage
• Hohe Qualität
• Einfache Wartung
• Modernisierung: Keller und Dachgeschoss können einfach erschlossen werden
• Ideal für Baugründe mit hohem Grundwasserpegel
Voraussetzungen für den kürzesten Schacht bei gleichzeitig verkleinertem Schachtquerschnitt
Allgemeine Voraussetzungen für den kürzesten Schacht bei Verwendung einer 2:1 Seilführung
• Ein ausgereiftes Sicherheitskonzept in einer Gefahrenanalyse dokumentiert
• Entwicklung neuer bzw. erweiterter Sicherheitskonzepte
• Kompakte Systeme zur Herstellung temporärer Schutzräume
• Miniaturisierung wesentlicher Komponenten
• Optimal aufeinander abgestimmte Komponenten
Voraussetzungen für einen minimalen Schachtkopf
Im Wesentlichen:
• Keine Komponenten oberhalb der Fahrbahn des Fahrkorbs
• Eine Tragseilumlenkung unterhalb des Fahrkorbbodens
• Eine hochkompakte Konstruktion des Fahrkorbs
• Einen nicht wesentlich über dem Fahrkorb herausragenden Fahrkorbtürantrieb
• Flachbauende Elemente zur Erkennung und Sicherung von Personen auf dem Fahrkorbdach
• Flachbauende Elemente zur Herstellung eines temporären Schutzraumes oben.
Voraussetzungen für eine minimierte Schachtgrube
Im Wesentlichen:
• Einen hochkompakten, in den Fahrkorbboden integrierten, flachbauenden Unterholm mit Tragseilumlenkung
• Wenige Komponenten unterhalb der Fahrbahn des Fahrkorbs
• Flachbauende, in den Fahrkorb-Boden integrierbare Fangvorrichtung
• Kompakter, in den Fahrkorb integrierter Auslösemechanismus für die Fangvorrichtung
• Sicherheitskonzept zum Schutz von Personen beim Betreten der Schachtgrube
• System zur Herstellung eines temporären Schutzraumes unten.
Voraussetzungen für den verkleinerten Schachtquerschnitt bei gleichzeitig kürzestem Schacht
Da bei der Zielsetzung „kürzester Schacht“ möglichst alle Komponenten neben der Fahrbahn angeordnet sein sollten, müssen diese so flach wie möglich bzw. so flach wie erforderlich ausgeführt werden. Die Voraussetzungen im Wesentlichen: – Flacher Antrieb – Kompakte Seilumlenkung – Flaches und kurzes Gegengewicht – Flacher Geschwindigkeitsbegrenzer.
Technische Details
Projektierungsdaten/Layout
Nur zwei Zahlen vorab: Schachtkopf = 2600 mm, Schachtgrube = 400.
Sicherheitskonzept
Die Sicherheit im Schacht ist gewährleistet. Eine wesentliche Voraussetzung für die Vollendung des Systems ist ein ausgereiftes praxistaugliches Sicherheitskonzept für Betrieb und Wartung des hochkompakten MRL Aufzugssystems. Verschiedene elektrische und mechanische Sicherheitseinrichtungen gewährleisten die Sicherheit im Schacht.
Das gesamte Sicherheitskonzept trägt dem Fehlen permanent zugänglicher Schutzräume in der Schachtgrube und im Schachtkopf Rechnung und wurde im Zuge einer Baumusterprüfung nach Aufzugsrichtlinie (95/16/EG) durch den TÜV Süd geprüft und freigegeben.
Sicherheitskonzept Schutzraum Schachtkopf
Das wesentlich Neue hier ist die temporäre Schutzraumsicherung auf dem Fahrkorbdach. Das mehrstufige Konzept stellt sich folgendermaßen dar:
1 Elektrische Erkennung von Personen auf dem Fahrkorbdach.
2 Elektrisch überwachte, manuell betätige Festanschläge zur Begrenzung aller Bewegungen des Fahrkorbes in Aufwärtsrichtung.
Sicherheitskonzept Schutzraum Schachtgrube
Die Schutzraumsicherung in der reduzierten Schachtgrube basiert auf dem Konzept des Evolution® compact und hat sich seit Jahren im praktischen Einsatz bewährt.
Auch dieses Sicherheitskonzept ist mehrstufig ausgelegt:
1 Elektrische Überwachung der untersten Schachttür
2 Absinkschutz
3 Aufsetzstütze
Seile
Um die extrem geringen Schachtabmessungen zu erreichen, war es erforderlich, den Durchmesser von Umlenkrollen und Treibscheibe zu minimieren. Als logische Konsequenz der Forderung nach minimalen Abmessungen wählten wir entsprechend dünne Stahlseile. Trotz enormer Minimierungsschritte wird der Spirit® mit dem bewährten D/d betrieben. Die Auslegung der Seilkonfiguration wurde in verschiedenartigen Dauertests erfolgreich geprüft.
Antrieb
Ein sehr flach ausgeführter Antrieb ist eine wesentliche Vorraussetzung für die erzielte radikale Schachtverkleinerung. Konzeptionell mussten hierfür konstruktionsseitig wie auch hinsichtlich der Antriebsanordnung neue Fragen gestellt und neue Wege gegangen werden.
Es entstand eine neue hochkompakte, Permanentmagnet erregte Synchronmaschine, die unterhalb der Treibscheiben-/Bremsen-Einheit angeordnet und angekoppelt wurde.
In dem Aufzugswerk in Neuhausen entwickelt, wird die innovative Antriebsmaschine dort auch gefertigt und besticht durch eine ganze Reihe herausragender Vorteile, darunter zum Beispiel:
• die flache Konstruktion mit lediglich 200 mm Bautiefe inklusive Treibscheibe
• der ölfreie Betrieb
• sehr niedrige Anlaufströme
• die minimale Selbsthemmung für stromlose Notevakuierung
Da die Maschinenbremse als baumustergeprüfte Sicherheitsbremse ausgeführt ist, kann auf die Bremseinrichtung am Fahrkorb in Aufwärtsrichtung verzichtet werden.
Fahrkorb
Das Ziel bestand darin, einen leichten, gleichwohl stabilen, selbsttragenden Fahrkorb zu konstruieren, der außerdem einfach und rasch zu montieren ist. Die Herausforderung war, die äußere Fahrkorbhöhe mit integrierter, unten liegend isolierter Seilumlenkung, integrierter Fangvorrichtung mit Auslösemechanismus und Schutzraumsicherung für den Schachtkopf so kurz wie möglich zu gestalten.
Fahrkorbtür
Auch an die Fahrkorbtür wurden besondere Anforderungen gestellt. Sie ergaben sich insbesondere aus dem Ziel, den niedrigen Schachtkopf zu realisieren. So darf die Tür nicht wesentlich über die lichte Höhe des Fahrkorbs aufbauen. Bei den vorhandenen Tür-Modellen jedoch existiert gewöhnlich ein weit nach oben ragender Türantriebsmotor. Bei der Neuentwicklung der K12-Fahrkorbtür wurde aus diesem Grund der Türantriebsmotor erfolgreich seitlich nach unten ragend in das Türkonzept integriert. Auch die Schnittstelle zwischen Fahrkorb und Fahrkorbtür konnte für den Spirit optimiert ausgelegt werden.
Geschwindigkeitsbegrenzer
Die Anforderungen an den Geschwindigkeitsbegrenzer waren ebenfalls nicht mit einem verfügbaren Standardprodukt zu erfüllen. Sowohl das umfassend vorhandene Produkt Know-how als auch moderne Fertigungstechnologien waren jedoch die optimale Basis zur Entwicklung des erforderlichen Geschwindigkeitsbegrenzers: sehr flach, fernbedienbar und mit verschiedenen integrierten Sensoren charakterisiert sich das neue, an die speziellen Bedürfnisse des Spirit® zugeschnittene Gerät.
Baumusterprüfung
Der Spirit® wurde durch den TÜV Süddeutschland baumustergeprüft. Gemeinsam mit den Sachverständigen des TÜV diskutierten wir in einem Vorstadium die Gefahrenanalyse eingehend und passten Detaillösungen daraufhin an. Parallel zur Fertigstellung der endgültigen Version der System-Komponenten wurde im Werk Neuhausen der dort installierte Musteraufzug regelmäßig geprüft und begutachtet.
Besonders kurze Entwicklungszeit
Hohe Fertigungstiefe
Auch und im Besonderen bei der Entwicklung eines völlig neuen, hochkompakten Aufzugs sind optimal aufeinander abgestimmte Komponenten eine zentrale Voraussetzung. Vielleicht eine etwas allgemein und wie eine Selbstverständlichkeit klingende Aussage, dahinter verbirgt sich jedoch eine entscheidende Herausforderung.
Verantwortlich für die schnelle und perfekte Integration und Anpassung aller Komponenten in das neue Aufzugssystem sind vor allem drei Punkte:
1 die Tatsache, dass sich bei den ThyssenKrupp Aufzugswerken Entwicklung und Herstellung unter einem Dach befinden;
2 die hohe Fertigungstiefe, die wir dort haben und
3 gut funktionierende Teamarbeit.
Als Komplettanbieter, der rund 80 % aller Komponenten in Eigenregie entwickelt und fertigt, sind die ThyssenKrupp Aufzugswerke an ihrem Standort in Neuhausen bei Stuttgart national einzigartig aufgestellt und eines der größten Werke Europas. Wie das Ergebnis und die benötigte Zeit dafür beweist, verfügen wir damit über die idealen Rahmenbedingungen für zukunftsweisendes Anlagen-Engineering sowie durchgängig hohe Systemqualität.
Antriebseinheit mit Frequenzumrichter, Geschwindigkeitsbegrenzer, Fahrkorbtürantrieb, Kopierung, Steuerung und weitere Sicherheitssysteme wurden von unserem Entwicklungsteam vor diesem Hintergrund so geformt und gestaltet, dass sich herausragende Kompaktheit in punkto Systemeigenschaften und kurzer Entwicklungszeit widerspiegelt. Inklusive der erfolgreich abgelegten Baumusterprüfung konnte das Aufzugssystem Spirit® innerhalb von einem Jahr entwickelt und auf dem Markt eingeführt werden.
Ausblick
Die Reaktion des Marktes auf den Spirit® deutet auf eine erfolgreiche Zukunft dieses innovativen Aufzugssystems hin. Erweiterungen des Spirit® werden sich konsequent an den Bedürfnissen des Marktes orientieren. In verschiedenen europäischen Ländern ist abzusehen, dass Systeme wie der Spirit® auch in Neubauten zugelassen werden. Interessenten und Vertreter anerkannter Stellen aus dem In- und Ausland haben bereits vielfach die Gelegenheit wahrgenommen, sich in Neuhausen persönlich ein detailliertes Bild von dem neuen Aufzugssystem Spirit® zu machen.
Mit dem triebwerksraumlosen Aufzugssystem Spirit® haben wir erneut eine wegweisende Entwicklung auf den Markt gebracht. Sie existiert als eigenständige, auf das Volumen-Segment fokussierte Lösung und als hochwertige, zukunftsorientierte Anlage ist sie die glaubwürdige, strategisch sinnvolle Ergänzung unserer auf das Premium-Segment konzentrierten Anlagen, der triebwerksraumlosen Evolution®-Serie.
Vortrag anlässlich des ELCH (European Lift Congress Heilbronn) am 28. und 29. Juni 2005
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