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MIT SMARTER KRAFT NACH OBEN


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antriebstechnik - epaper ⋅ Ausgabe 11/2022 vom 08.11.2022

HYDRAULIK UND PNEUMATIK

Artikelbild für den Artikel "MIT SMARTER KRAFT NACH OBEN" aus der Ausgabe 11/2022 von antriebstechnik. Dieses epaper sofort kaufen oder online lesen mit der Zeitschriften-Flatrate United Kiosk NEWS.

Bildquelle: antriebstechnik, Ausgabe 11/2022

SERIE

ANTRIEBSTECHNIK FÜR GEBÄUDE

Teil 1: antriebstechnik 10/2022 Antriebe im Zugangsbereich

Teil 2: antriebstechnik 11/2022 Aufzugshydraulik

Teil 3: antriebstechnik 12/2022 Bremsen für Schnelllauftore

„Warenaufzüge mit hohen Lasten sind die Domäne der Hydraulikaufzüge. Mit einem oder mehreren Zylindern ausgestattet, können sie über 40 Tonnen Last bis 25 Meter oder sogar höher anheben“, erklärt Tony Aschwanden, Product und Application Management bei Bucher Hydraulics in Neuheim, Kanton Zug in der Schweiz. Ein Vorteil der Hydraulik: Die Kräfte können direkt über das Gebäudefundament abgeleitet werden, während sie sich bei Seilaufzügen i. d. R. über den Schachtkopf ihren Weg in die Gebäudestruktur bahnen.

Doch die Kraftprotze können auch elegant auftreten: Ein weiterer Einsatzbereich ist die Anwendung in architektonischen Aufzügen mit viel Glas, ohne Sicht auf die Seilzüge, da ...

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... dies unvorteilhaft und störend wirken können. Ein zentraler Zylinder, oft in Teleskopbauweise unterhalb der Kabine, schlank und glänzend, kann filigran und ästhetisch erscheinen. Mittlerweile funktioniert das sogar komplett ohne Seitenführung der Kabine, beispielsweise bei runden Glaskabinen. Dadurch lassen sich Aufzugstüren in jede beliebige Richtung einbauen. Auch die Hydraulik selbst hält sich zurück, das Aggregat sowie die übrige Technik passen in einen Wandschrank oder in den Schacht und sind somit platzsparend untergebracht.

NICHT MEHR ÖL ALS NÖTIG

Laut Bucher Hydraulics gibt es in der EU etwa fünf Millionen Aufzüge. Sie verbrauchen pro Jahr um die 18 Terrawattstunden Strom, rund 0,7 Prozent des gesamten Strombedarfs. In absehbarer Zeit sollen Aufzüge deshalb der EU-Ökodesign-Richtlinie unterworfen werden. Eine Vorstudie hierzu wurde bereits unter Federführung des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung (ISI) fertiggestellt. Hydraulikaufzüge sind energetisch allerdings schon lange auf einem guten Weg. Über die gesamte Lebensdauer gesehen, sind sie Seilaufzügen sogar meist überlegen, wie eine Untersuchung des spanischen Technologiezentrums Instituto Tecnológico de Aragón (ITAINNOVA) ergab. Auch das Schweizerische Bundesamt für Energie attestiert in der Studie „Elektrizitätsverbrauch und Einsparpotenziale bei Aufzügen“, typischen Hydraulikaufzügen in Mehrfamilienhäusern geringere Unterhaltskosten als Seilaufzügen.

Ein wesentlicher Faktor bei der Energieeinsparung: Der Einsatz von Frequenzumrichtern. Ohne Frequenzumrichter läuft der Pumpenmotor von Anfang an mit voller Drehzahl. Die Fahrkurve (Beschleunigung, Vollfahrt und Verzögerung) regelt ein Ventil. Das überschüssige Öl wird wenig energieeffizient in den Tank zurückgeleitet, wodurch es sich unnötig erwärmt. Infolgedessen kann sogar ein Ölkühler erforderlich werden. Frequenzumrichter regeln hingegen den Pumpenmotor von Drehzahl Null an. Dadurch wird exakt nur so viel Öl gefördert wie benötigt wird, um ideale Fahrkurven abzufahren. „Bei 30 bis 40 Prozent Energieeinsparung amortisieren sich die Mehrkosten für den Frequenzumrichter vor allem bei stark frequentierten Aufzügen“, argumentiert Aschwanden.

Aber es ist noch mehr möglich. Ein Beispiel: Der Einsatz von Superkondensatoren, kurz Supercaps genannt. Sie lassen sich viel schneller laden und entladen als Akkus. Außerdem überstehen sie weitaus mehr Schaltzyklen. Bekannt wurden sie unter anderem im KERS-System von Formel-1-Rennwagen oder bei der Nutzbremsung in Bussen und Bahnen. Bucher Hydraulics hat diese Technologie für Aufzüge einsetzbar gemacht. Sie lässt sich, nach entsprechenden Softwareanpassungen, sogar an bestehende Aggregate nachrüsten. Das Öl, das durch den Zylinder von der Kabine verdrängt wird, treibt die Pumpe an. Sie dreht den Motor, der als Generator dient und so elektrische Energie erzeugt, die sich über den Frequenzumrichter in den Supercaps zwischenspeichern lässt. Bei der nächsten Hochfahrt steht diese Energie zur Verfügung und reduziert den aus dem Netz entnommenen Strom. Je nach Anwendung lassen sich so 20 bis 30 Prozent Energie einsparen, wobei sich der Einsatz vor allem in hochfrequentierten Industrieanlagen lohnt.

FAHRSTUHLHYDRAULIK AUF DEM WEG NACH OBEN

Bucher Hydraulics ist Mitglied der VDMA-Initiative Blue Competence und hat sich zusätzlich seinem Motto Ecodraulics verpflichtet. Darauf basierend werden besonders energiesparende, emissionsarme, langlebige, leichte sowie platzsparende Produkte entwickelt und hergestellt. Ein gutes Beispiel dafür: Das intelligente Hydraulikventil Ivalve für den Aufzugsbau mit 250 und 500 Litern Volumenstrom pro Minute. Das Ventil ist eine strategische Optimierung des LRV (Liftregelventil) in Richtung Industrie 4.0. Es lässt sich deutlich schneller montieren und in Betrieb nehmen. Durch Sensorik und entsprechende Software ist es selbstlernend sowie selbstoptimierend. Außerdem verfügt es über umfangreiche Vernetzungsmöglichkeiten.

Die Installationszeit verkürzt sich gegenüber einem mechanischen hydraulischen Ventil um bis zu 70 Prozent. Es spart zudem bis zu 30 Prozent Energie. Eine sehr feinfühlige Regelung über einen geschlossenen Regelkreis sorgt für gute Fahreigenschaften und eine exakte Anhaltegenauigkeit in beide Richtungen, unabhängig von Temperatur und Viskosität des Öls.

Statt 200 Minuten bei einem herkömmlichen Ventil und 120 Minuten bei einem Ventil der Baureihe LRV werden bei dem intelligenten Hydraulikventil nur 60 Minuten für Installation und Inbetriebnahme benötigt. Die reine Installationszeit verkürzt sich, weil statt mehrerer Kabel zu den Drucksensoren der Inbetriebnehmer nur noch zwei Verbindungsleitungen zwischen Elektronik und Ventil anschließen muss. Der Löwenanteil an Zeitersparnis entfällt jedoch auf den völligen Wegfall der Grundeinstellung des Ventils und der Optimierung der Fahrkurve. Das erledigt das Ventil mittels Iteach auf Basis der von der Aufzugsteuerung gelieferten Schachtinformationen selbst. Eine erste Fahrkurve nach der Montage sieht normalerweise so aus: Losfahrt mit langer Startphase und Schleichfahrt, Vollfahrt, Verzögerung und nochmals eine lange Schleichfahrt bis zum Stopp des Ventils. Im realen Fall dauert so etwas rund 14,5 Sekunden zwischen Start und Stopp der Fahrt. Das intelligente Ventile optimiert sich innerhalb der ersten fünf Fahrten über Iteach selbst und reduziert die Gesamtfahrzeit auf 8,5 Sekunden, was eine große Menge an Energie spart.

VERNETZUNG LEICHT GEMACHT

Das Ventil bietet in Verbindung mit der Icon-Elektronik alle Möglichkeiten moderner Vernetzungstechnik. Als Bussystem dient hierbei CANopen-Lift, ein quelloffener Quasi-Standard in der Aufzugstechnik. Dies vereinfacht den Verdrahtungsaufwand mit der Gesamtanlage und die Kommunikation mit dem Antrieb. Erste Feldtestanlagen mit dieser CANopen-Anbindung sind in Deutschland, den Niederlanden und der Schweiz in Betrieb. Durch die optionale CANopen-Anbindung via Steckkarte auf der Icon-Steuerung sind keine zusätzlichen Terminals nötig. Die Parameter lassen sich zentral über die Aufzugssteuerung verändern. Die Steuerung ist mit einem Fehlerspeicher ausgestattet, der sich für eine Analyse an Ort und Stelle oder per Fernzugriff sogar via Smart Devices auslesen lässt. Für den Aufzugsbauer bedeutet das den direkten Weg zu Predictive Maintenance: Das intelligente Ventil kann Statusinformationen, Data Log Files oder Warnungen weitergeben, die an die Aufzugssteuerung und von dort aus global weitergeleitet werden können. Dies gilt nicht nur für neue Anlagen, sondern lässt sich laut Bucher weltweit bei etwa 50.000 Anlagen nachrüsten.

Bilder: Aufmacher: metamorworks – stock.adobe.com, sonstige: Bucher Hydraulics

DIE IDEE

„Die hydraulische Antriebstechnik kommt zum Zuge, wenn große Kräfte oder architektonisch anspruchsvolle Lösungen gefragt sind. Wir gehen jetzt einen Schritt weiter und machen sie smart sowie vernetzt. Unsere neuen Produkte ermöglichen eine bis zu 70 Prozent kürzere Installationszeit und sparen bis zu 30 Prozent Energie. Trotzdem bleiben die erstklassigen Fahreigenschaften und die höchste Sicherheit der Aufzüge erhalten. Smart wird die Technik durch intelligente Einbaumöglichkeiten und entsprechendes Zubehör.“