Aufzug

Hintergrund

Ein Aufzug ist eine offene oder geschlossene Plattform, die zum Heben von Personen oder Gütern in die oberen Stockwerke eines Gebäudes verwendet wird. Aufzüge sind ein Standardbestandteil jedes hohen Geschäfts- oder Wohngebäudes. In den letzten Jahren hat die Einführung des Federal Americans with Disabilities Act die Nachrüstung vieler zwei- und dreistöckiger Gebäude mit Aufzügen erforderlich gemacht.

Bereits im 17. Jahrhundert wurden handbetätigte Aufzüge zum Heben von Lasten in Lagerhäusern und Produktionsstätten verwendet. Der moderne Aufzug ist ein direkter Nachkomme eines Entwurfs, der erstmals 1853 von Elisha G. Otis auf der New Yorker Weltausstellung gezeigt wurde. Ein bemerkenswertes Merkmal des Otis-Aufzugs und der Hauptgrund für seine populäre Akzeptanz war eine Sicherheitsvorrichtung, die sofort aktiviert wurde und hielt den Aufzug für den Fall, dass die Hubseile rissen. Die ersten Aufzüge wurden mit Dampfkraft betrieben, um die Kabeltrommeln zu drehen. 1871 wurden die ersten hydraulischen Aufzüge eingeführt, die Wasserdruck als Energiequelle nutzten. Die Hydraulikzylinder waren zunächst einteilig, was bedeutete, dass unter dem Aufzugsschacht ein Loch gegraben werden musste, so tief wie der Aufzug hoch sein sollte. Später ermöglichten mehrteilige, teleskopierbare Hydraulikzylinder flachere Löcher. In vielen Städten wurde die hydraulische Energie für diese frühen Aufzüge von Energieversorgungsunternehmen geliefert, die in der ganzen Stadt hydraulische Rohrleitungsnetze installierten und unterhielten. Der erste kommerziell erfolgreiche elektrische Aufzug wurde 1889 installiert und Elektrizität wurde schnell zur akzeptierten Energiequelle.

Elektrisch betriebene Aufzüge boten zwei wesentliche Vorteile. Erstens wurde elektrische Energie offensichtlich überall verfügbar, und jedes Gebäude, das wahrscheinlich mit einem Aufzug ausgestattet war, würde auch über elektrischen Strom verfügen. Zweitens waren hydraulische Aufzüge in der Höhe, auf die sie steigen konnten, stark eingeschränkt, während elektrische Aufzüge mit einem einfachen Seil- und Flaschenzugsystem praktisch keine Höhenbegrenzung hatten. Viele Jahre lang wurden in elektrischen Aufzügen entweder Gleichstrommotoren (DC) oder Wechselstrommotoren (AC) verwendet. Heutzutage verwenden fast alle Aufzüge einen von zwei Arten von Wechselstrommotoren:Die gebräuchlichsten sind Getriebemotoren für Aufzüge mit Geschwindigkeiten von bis zu 500 Fuß pro Minute (153 m pro Minute), während Direktantriebsmotoren für Aufzüge mit höheren Geschwindigkeiten verwendet werden Geschwindigkeiten. Einige moderne Hochgeschwindigkeitsaufzüge bewegen sich mit bis zu 2.000 Fuß pro Minute (610 m pro Minute).

Steuerungssysteme früherer Aufzüge erforderten von menschlichen Bedienern, die Geschwindigkeit des Aufzugs und des Abstiegs zu regulieren, den Aufzug in jedem Stockwerk anzuhalten und die Türen zu öffnen und zu schließen. In den 1950er Jahren ersetzten automatische Druckknopfsteuerungen manuelle Steuerungen. In den 1970er Jahren wurden elektromechanische Steuerungen nach und nach durch elektronische Festkörpersteuerungen ersetzt.

In einer kleinen Kiste Hunderte von Metern in der Luft zu reiten, wäre eine beunruhigende Erfahrung, wenn man nicht von ihrer Sicherheit überzeugt wäre. Elektrische Aufzüge sind mit zwei Hauptsicherheitsmechanismen ausgestattet:einem Geschwindigkeitsbegrenzer, der die Geschwindigkeit des Aufzugs durch die Geschwindigkeit der Seilrollen steuert, und der Notbremse, die aus Backen besteht, die die Aufzugsführungsschienen bei einem Kabelbruch greifen. Aufzüge enthalten auch elektromechanische Türverriegelungen, um zu verhindern, dass der Aufzug funktioniert, wenn die Tür nicht vollständig geschlossen ist, und um Passagiere davor zu schützen, von der sich schließenden Tür eingeschlossen zu werden. Dieselben Türverriegelungen verhindern auch, dass sich die Außentüren in jedem Stockwerk öffnen, wenn der Aufzug nicht vorhanden ist. Die meisten Aufzüge sind mit einem Telefon und manchmal mit einer Falltür in der Decke ausgestattet, damit Passagiere Hilfe rufen oder fliehen können, wenn ein Aufzug zwischen den Stockwerken stecken bleibt.

Design

Aufzüge selbst sind einfache Geräte, und die grundlegenden Hebesysteme haben sich in über 50 Jahren nicht wesentlich geändert. Die Steuersysteme haben sich jedoch wesentlich geändert, um die Sicherheit und die Betriebsgeschwindigkeit zu verbessern. Aufzüge werden für ein bestimmtes Gebäude entwickelt, wobei Faktoren wie die Höhe des Gebäudes, die Anzahl der Personen, die die einzelnen Stockwerke befahren, und die zu erwartende hohe Nutzungsdauer berücksichtigt werden.

Die meisten Aufzüge verwenden Gegengewichte, die dem Gewicht des Aufzugs plus 40% seiner maximalen Nennlast entsprechen. Dieses Gegengewicht reduziert das Gewicht, das der Motor anheben muss und stellt sicher, dass der Aufzug bei intaktem Kabel nicht außer Kontrolle geraten kann. Bei einer Hubtrommelanlage läuft ein Hubseil von einer am Hubmotor befestigten Antriebstrommel nach unten, um eine große Riemenscheibe oben am Aufzug, bis zu einer zweiten Riemenscheibe, die vom Dach des Aufzugsschachts hängt, und wieder nach unten zu das Gegengewicht. Bei einer Traktionstrommel-Installation läuft das Seil vom Aufzug nach oben und einmal um eine am Hubmotor befestigte Antriebstrommel, dann zurück zum Gegengewicht. Der Aufzug, auch Kabine genannt, und das Gegengewicht laufen jeweils in eigenen Führungsschienen. Ein zweites Begrenzerseil verläuft von der Kabine bis zu einer Begrenzerrolle, dann hinunter zu einer Spannrolle am unteren Ende des Aufzugsschachts und wieder hinauf zur Kabine. Dieses Kabel dreht die Reglerrolle mit einer Geschwindigkeit, die direkt proportional zur Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist. Bei überhöhter Fahrkorbgeschwindigkeit aktiviert der Begrenzer über ein weiteres Seil die Notbremsbacken, die die Führungsschienen greifen und den Fahrkorb bis zum Stillstand verlangsamen.

Eine Rampenstange an der Seite des Aufzugsschachts aktiviert eine Reihe von Schaltern an der Außenseite der Kabine, um die Kabine zu verlangsamen und in der richtigen Etage anzuhalten. Wenn sich die Kabine der gewünschten Etage nähert, aktiviert die Rampe den Verlangsamungsschalter, der dem Hubmotor signalisiert, die Geschwindigkeit zu reduzieren. Wenn die Kabine auf die äußere Türöffnung ausgerichtet ist, aktiviert die Rampe einen Endschalter, um die Kabine zu stoppen. Wenn die Türverriegelungsschalter auch erkennen, dass sich die Kabine an der richtigen Position befindet, wird der elektrische Türöffnungsmotor aktiviert, um sowohl die innere Kabinentür als auch die äußere Bodentür zu öffnen.

Moderne Gewerbegebäude verfügen in der Regel über mehrere Aufzüge mit einem einheitlichen Steuerungssystem. Die Aufgabe des Steuersystems besteht darin, die durchschnittliche Zeit, die ein Fahrgast vom Drücken des Aufzugsrufknopfes bis zur Ankunft des ersten verfügbaren Aufzugs verbringt, zu minimieren. Unterschiedliche Systeme verwenden unterschiedliche Entwicklungsstufen. Die einfachsten Systeme verwenden auf jeder Etage eine einzige Auf- und Ab-Taste, unabhängig von der Anzahl der Aufzüge. Wenn ein Fahrgast nach einem Aufzug ruft, sendet die Steuerung den nächstgelegenen Aufzug, der in die gewünschte Richtung fährt. Die Annäherung einer Aufzugskabine wird durch einen leuchtenden Pfeil über den Aufzugstüren signalisiert, der nach oben oder unten zeigt.

In ausgeklügelteren Systemen überwacht die Steuerung das Aufzugsrufsystem für eine Gruppe oder eine Reihe von Aufzügen, die nebeneinander betrieben werden. Der Betriebsbereich dieser Aufzüge ist in Sektoren unterteilt, wobei jeder Sektor aus benachbarten Stockwerken besteht. Wenn eine Kabine einen Anruf entgegengenommen und die vorgesehene Fahrt abgeschlossen hat, steht sie zur Beantwortung eines weiteren Anrufs zur Verfügung. An diesem Punkt kann die Kabine in Abhängigkeit von der Programmierung des Controllers zu einer bestimmten "Heimat"-Etage zurückgebracht werden oder kann zu dem Sektor geschickt werden, der am weitesten von anderen in Betrieb befindlichen oder verfügbaren Kabinen entfernt ist, um diesen Sektor abzudecken. Wenn ein Anruf eingeht, vergleicht der Controller automatisch den Standort aller Autos in der Bank und sendet den nächstgelegenen.

Controller können auch so programmiert werden, dass sie zu verschiedenen Tageszeiten unterschiedlich reagieren. So erhält beispielsweise die Aufzugssteuerung in einem stark frequentierten Bürogebäude morgens überwiegend Anrufe aus dem Erdgeschoss, wenn Mitarbeiter ankommen und zu ihren Arbeitsplätzen in den oberen Stockwerken müssen. In diesem Fall wird der Controller so programmiert, dass er alle nicht zugewiesenen Autos ins Erdgeschoss schickt, anstatt sie in eine Heimatetage in ihrem Sektor zurückkehren zu lassen. Später am Tag kann man mit anderen Anweisungen nicht belegte Aufzüge in verschiedene Sektoren schicken, da sich die Passagiere, die das Gebäude verlassen, viel gleichmäßiger auf die Stockwerke verteilen als am Morgen.

Alle modernen Aufzüge verfügen außerdem über spezielle Override-Steuerungen, die Feuerwehrleute mit einem Schlüssel aktivieren können, damit Aufzüge ohne Zwischenstopps direkt in eine bestimmte Etage fahren.

Rohstoffe

Die Aufzugskabine selbst ist mit einem Stahlrahmen für Haltbarkeit und Festigkeit konstruiert. Eine Reihe von Stahlträgern über der Kabine, die als Traverse bezeichnet wird, überspannt den Aufzugsschacht von einer Seite zur anderen und hält die Rolle für das Hubseil. Eine Stahlkonstruktion, die als Schlinge bezeichnet wird, erstreckt sich von der Traverse aus an den Seiten des Autos und umschließt den Boden oder die Plattform. Die Seitenwände einer Personenaufzugskabine bestehen in der Regel aus Stahlblech und sind innen mit einer Zierverkleidung versehen. Der Boden des Autos kann gefliest oder mit Teppich ausgelegt sein. Handläufe und andere Innenverkleidungen können aus Gründen des Aussehens und der Tragbarkeit aus Edelstahl hergestellt werden. Eine abgehängte Decke wird normalerweise unter der eigentlichen Oberseite des Autos aufgehängt und kann fluoreszierende Beleuchtung über Kunststoff-Diffusorplatten enthalten. Die Aufzugssteuerung, Alarmknöpfe und das Notruftelefon befinden sich hinter Paneelen an der Vorderseite der Kabine neben den Türen.

An der Ober- und Unterseite der Schlingenstruktur sind auf jeder Seite Führungsrollen oder Führungsschuhe aus Stahl angebracht, die entlang der Führungsschienen laufen. Die Führungsschienen sind ebenfalls aus Stahl und werden an den Innenwänden des Aufzugsschachts befestigt, der von der Gebäudeoberseite nach unten verläuft. Der Notbremsmechanismus besteht aus zwei Klemmflächen, die durch einen Keil zum Aufdrücken auf die Führungsschiene zusammengetrieben werden können. Der Keil wird durch eine Schraube aktiviert, die von einer am Notseil befestigten Trommel gedreht wird.

So sah der Aufzug im neuen Kaufhaus Lord and Taylor in New York City am Eröffnungstag aus im Jahr 1873. (Aus den Sammlungen des Henry Ford Museum &Greenfield Village.)

Der Aufzug gehört zu den Erfindungen, deren „Welleneffekt“ oft übersehen wird. Denken Sie nur an die Praktikabilität eines Gebäudes mit mehr als acht oder zehn Stockwerken ohne Aufzug. Dann stellen Sie sich eine moderne Stadt ohne Gebäude über zehn Stockwerke vor. Zusammen mit Baustahl und Stahlbeton war der Aufzug für die Entwicklung des modernen Hochhauses und damit für die gemeinsame Form des modernen Stadtkerns unabdingbar.

Die praktische Wirkung des Aufzugs wurde von seiner symbolischen Wirkung fast erreicht. Die 1880 $ waren Jahre des immensen städtischen Wachstums, und der Zustrom von Neuankömmlingen in die Städte umfasste sowohl bürgerliche Berufsleute als auch Fabrikarbeiter. Da die Immobilienwerte in den Städten in die Höhe schnellen, konnten sich die bürgerlichen Familien keine Einfamilienhäuser leisten. Wohnungseigentümer förderten das Wohnen in Wohnungen mit Werbung für "High-Tech"-Annehmlichkeiten:fließendes warmes und kaltes Wasser, Telefonanlagen, zentrale Gasversorgung zum Kochen und für Beleuchtung, voll ausgestattete Badezimmer und Aufzüge.

Darüber hinaus eroberte das Wohnen in einer Wohnung mit all diesen modernen Annehmlichkeiten die Vorstellung der Mittelschicht als Verkörperung einer neuen Organisation der häuslichen Pflichten. Die Gebäude waren mit Zentralheizungs-, Lüftungs- und Sanitärsystemen ausgestattet; einige hatten Küchen im Keller, in denen Essen für einzelne Wohnungsbewohner zubereitet wurde; Einige hatten sogar ein zentrales Vakuumsystem mit Düsen in jedem Raum, das mit einer Pumpe im Keller verbunden war.

Der Aufzug wurde sogar als Beitrag zur Demokratie gepriesen. In einem mit Aufzug ausgestatteten Gebäude macht es keinen Unterschied, in welcher Etage man wohnt; jede Etage war gleichermaßen zugänglich. In Europa hingegen waren wohlhabende Familien in der Regel in den mittleren Stockwerken anzutreffen, wo sie nicht viele Flüge erklimmen mussten. Ärmere Familien lebten meist im Untergeschoss oder in den oberen Stockwerken.

William S. Pretzer

Aufzugsseile bestehen normalerweise aus sechs oder mehr Strängen, von denen jede aus mehreren separaten Stahldrähten besteht. Die Stränge können um einen Hanfkern gedreht werden, der als Polster dient und auch ein Gleitmittel enthält.

Bei einer Hubtrommel-Installation läuft ein Hubseil von einer am Hubmotor befestigten Antriebstrommel um einen große Riemenscheibe oben am Aufzug, bis zu einer zweiten Riemenscheibe, die vom Dach des Aufzugs hängt, und hinunter zum Gegengewicht. Bei einer Antriebstrommel-Installation läuft das Kabel vom Aufzug nach oben und einmal um eine am Hubmotor befestigte Antriebstrommel, dann zum Gegengewicht.

Die elektrischen Hubmotoren sind speziell für den Aufzugsbetrieb ausgelegt und können die Hubtrommel über ein Getriebe antreiben, beides Zukaufteile.

Der Herstellungsprozess
Prozess

1. Die Aufzugskabinen werden im Werk des Aufzugsherstellers unter Verwendung von Standard-Schneid-, Schweiß- und Umformtechniken hergestellt. Werden die Autos während des Baus der Witterung ausgesetzt, kann die Innenverkleidung nach Fertigstellung des Gebäudes angebracht werden.
2. Der Rest des Aufzugs wird auf der Baustelle montiert. Das Gebäudekonzept integriert den Aufzugsschacht von Anfang an und der Schacht wächst mit der Errichtung des Gebäudes. Die Schachtwände sind aus Beton gegossen, die Schachtgeradheit und Die meisten Aufzüge verwenden Gegengewichte, die dem Gewicht des Aufzugs plus 40 % seiner maximalen Nennlast entsprechen. Dieses Gegengewicht reduziert das Gewicht, das der Motor anheben muss und stellt sicher, dass der Aufzug bei intaktem Kabel nicht außer Kontrolle geraten kann. andere Abmessungen werden sorgfältig überwacht, während jede Etage nach oben geht.
3. Führungsschienen, Weichenrampen, Serviceleitern und ähnliches Tragwerk werden nach Fertigstellung der Schachtwände, jedoch vor der Schachtüberdachung, in den Schacht eingeschraubt.
4. Während der Schacht oben noch offen ist, hebt ein Kran das Gegengewicht an die Gebäudespitze und senkt es entlang seiner Schienen in den Schacht ab.
5. Anschließend hebt der Kran die Aufzugskabine an und schiebt sie teilweise in den Schacht ein. Die Führungsräder verbinden die Kabine mit den Führungsschienen und die Kabine wird vorsichtig auf den Schachtboden abgesenkt.
6. Anschließend wird der Schacht überdacht, sodass ein Maschinenraum über dem Schacht verbleibt. Der Aufzugsmotor, der Regler, die Steuerung und andere Geräte sind in diesem Raum montiert, wobei sich der Motor direkt über der Aufzugskabinenriemenscheibe befindet.
7. Die Aufzugs- und Reglerkabel werden aufgereiht und angeschlossen, die elektrischen Verbindungen hergestellt und die Steuerung programmiert.

Qualitätskontrolle

Jede Aufzugsanlage in den Vereinigten Staaten muss die Sicherheitsstandards des American National Standards Institute und der American Society of Mechanical Engineers erfüllen. Diese Normen können in örtliche Bauvorschriften aufgenommen werden, oder die örtlichen Vorschriften können ihre eigenen Sicherheitsnormen haben. Der Staat muss jede Personenaufzugsanlage vor der Inbetriebnahme inspizieren, bewerten und zertifizieren und danach regelmäßig nachprüfen.

Die Zukunft

Aufzüge haben sich seit vielen Jahren nicht wesentlich verändert und werden dies auch in naher Zukunft wahrscheinlich nicht tun. Elektronische Steuerungen werden sich auf evolutionäre und nicht sehr dramatische Weise weiter verbessern. Es werden Kontrollsysteme entwickelt, die aus vergangenen Verkehrsmustern lernen und diese Informationen verwenden, um zukünftige Bedürfnisse vorherzusagen, um Wartezeiten zu verkürzen. Lasersteuerungen kommen zum Einsatz, um sowohl die Geschwindigkeit und Entfernung von Autos zu messen als auch Gebäudeböden nach potenziellen Passagieren zu scannen.