Dźwigi elektryczne, potocznie zwane windami, są urządzeniami powszechnego użytku. Każdego dnia na świecie miliony osób oraz towarów przemieszcza się dźwigami w ciągach komunikacyjnych budynków mieszkalnych, biurowych, handlowych, przemysłowych. Dźwigi są również szeroko stosowane w przemyśle – w fabrykach czy szybach kopalń.
Dźwig jest urządzeniem podnoszącym zaliczanym do dźwignic, czyli środków transportu o ograniczonym zasięgu i ruchu przerywanym, pionowym lub poziomym. Dźwigi służą do przemieszczania ładunków lub osób w kabinach lub na platformach. Umieszczone są zazwyczaj w szybach zamkniętych lub częściowo otwartych o konstrukcji murowanej, żelbetonowej lub szklanej. Nachylenie szybu w stosunku do pionu nie może przekraczać 15°.
Rysunek 1. Wieża do testowania dźwigów w mieście Inazawa, w Japonii. Wysokość wieży 173 m. Źródło: Wikimedia Commons, autor: Gnsin
Kilka słów historii
Już 2600 lat prz. Chr. dźwigi były wykorzystywane przez Egipcjan przy budowie piramid. Podobne konstrukcje stosowane były również w starożytnym Rzymie. Źródła historyczne podają, że dźwigi stosowano m.in. w Pałacu Nerona oraz w Koloseum w roku ok. 50, gdzie działało ok. 20 takich urządzeń. Konstrukcja tych dźwigów miała przeciwwagę, która podniesiona na pewną wysokość wywoływała po jej zwolnieniu siłę napędową. Dodatkowo dźwigi poprzez odpowiednie olinowanie były połączone w jeden mechanizm, który umożliwiał jednoczesny wjazd na arenę dwudziestu gladiatorów. W XIX w. rozwój produkcji stali zrewolucjonizował rozwiązania konstrukcyjne na świecie, dzięki czemu architekci i konstruktorzy mogli projektować wysokie budynki, „drapacze chmur” mające wiele pięter. Jednak eksploatacja wieżowców byłaby bardzo uciążliwa, gdyby nie pojawiła się kolejna innowacja, czyli wynalazek Elisha Graves Otisa z 1852 r., jakim był automatyczny hamulec bezpieczeństwa. To wydarzenie zapoczątkowało wzrost zainteresowania dźwigami, które w znaczący sposób przyczyniły się do powstania „drapaczy chmur”, a co za tym idzie, dużych metropolii miejskich. Pierwszy dźwig osobowy wykorzystujący to rozwiązanie zainstalowano i oddano do użytku 23 marca 1857 r. w sklepie na rogu ulic Broadway i Broome Street w Nowym Jorku. Dźwig ten napędzany był parą poprzez szereg przekładni pasowych. Nowoczesne windy są bardzo ważnym elementem, który umożliwia praktyczne korzystanie ze wszystkich pięter wieżowców. Wielkie miasta na świecie, jak np. Nowy Jork, w których jest dużo wieżowców, całkowicie zależą od możliwości zastosowania wind. Nawet w niższych budynkach mieszkalnych dźwigi są bardzo potrzebne, aby umożliwić dostęp do pięter osobom niepełnosprawnym.
Rysunek 2. Schemat szybu dźwigowego [źródło science.howstuffworks.com 20.11.2008]: 1 – szafa sterowa, 2 – wciągarka, 3 – koło linowe z linami, 4 – przeciwwaga, 5 – prowadnica przeciwwagi, 6 – kabina, 7 – prowadnica kabiny, 8 – zderzak, 9 – rama kabiny
Wraz z rozwojem budownictwa i nowymi trendami architektonicznymi rozwija się również przemysł dźwigowy. Obecnie na światowym rynku największymi dostawcami rozwiązań w przemyśle dźwigowym są: amerykańska firma Otis, niemiecki koncern ThyssenKrupp Elevator, fińska firma Kone oraz szwajcarski Schindler, a także dwie firmy działające na rynku azjatyckim: Toshiba Elevator i Mitsubishi Electronics. Ta ostatnia w Japonii, w mieście Inazawa 26 września 2007 r. zakończyła budowę najwyższej na świecie wieży służącej do testowania dźwigów, mierzącej 173 m wysokości ponad poziom ziemi – rysunek 1. Główna fabryka Mitshubishi Electronics produkuje ponad 10 tys. dźwigów rocznie oraz prowadzi badania nad rozwojem nowych produktów.
W celu rozwoju rozwiązań dźwigowych w zakresie osiągów oraz jakości, muszą być one testowane w warunkach rzeczywistych, stąd potrzeba budowy tak wysokich wież doświadczalnych. Jeszcze do niedawna koncern dysponował sześcioma wieżami, z których najwyższa mierzyła 65 m. W związku ze zwiększającą się liczbą budowanych wieżowców w krajach na całym świecie rośnie popyt na windy szybkobieżne o dużym udźwigu. Celem nowej wieży testowej jest zapewnienie coraz lepszych metod badawczych, a tym samym przyspieszenie rozwoju produkcji nowoczesnych dźwigów, która zaspokoi ten popyt. Mitshubishi Electronics zamierza rozszerzyć badania i rozwój o bezpieczeństwo, niezawodność i komfort użytkowania dźwigów. W wieży będą testowane między innymi: dobór odpowiednich napędów do dużych wysokości podnoszenia i dużych udźwigów, a w zakresie bezpieczeństwa – systemy bezpieczeństwa związane z działaniem zderzaków i chwytaczy. Badania będą także dotyczyły wytrzymałości lin i zawieszenia, a w zakresie komfortu jazdy testowane będą technologie do zmniejszenia wibracji i hałasu w kabinie.
Rysunek 3. Ogranicznik prędkości. Na podstawie materiałów firmy Trans Lift
Obecnie najszybszymi windami na świecie są te znajdujące się w budynku Taipei 101 – 101-piętrowym wieżowcu w Tajpej na Tajwanie (rysunek 6). Zbudowane przez firmę Toshiba windy poruszają się w tym 508-metrowym budynku z prędkością dochodzącą do 17 m/s. Są one wyposażone w specjalne systemy utrzymywania ciśnienia zapobiegające pękaniu bębenków w uszach. Dźwigi te zostały wpisane do Księgi rekordów Guinnessa jako najszybsze windy świata. Są to dwie najszybsze na świecie dwupokładowe windy, które poruszają się z maksymalną prędkością 16,83 m/s (60,4 km/h) i mogą osiągnąć poziom obserwacyjny na 89 piętrze w czasie poniżej 39 sek. Taipei 101 oddano do użytku 31 grudnia 2004 r.
Przykładem na miarę Europy jest budynek Commerzbank Tower (rys. 4) we Frankfurcie. Ten najwyższy jak dotąd budynek biurowy w Europie, oddany do użytku w 1997 r., został zaprojektowany przez sir Normana Roberta Fostera. Wysokość, jaką pokonuje 30 dźwigów w tym wieżowcu, to 200 m z prędkością 6 m/s .
Obecnie najwyższym budowanym na świecie budynkiem jest Burj Khalifa (rysunek 5), zaprojektowany przez pracownię architektoniczną Skidmore, Owings and Mevrill, która również zaprojektowała najwyższy w swoim czasie budynek Sears Tower (Chicago). W najwyższym na świecie wieżowcu zostało zainstalowanych 66 dźwigów firmy Otis. Są najszybsze na świecie – poruszają się z prędkością 18 m/s. Każda z nich ma udźwig 3150 kg i zabiera 42 pasażerów, co oznacza, że naraz może dźwigami przemieszczać się 2772 osób.
Zasada działania
Najbardziej popularne w zastosowaniu są dźwigi elektryczne o napędzie linowym, zawieszone na linach. W tym typie dźwigu kabina jest wznoszona i opuszczana za pomocą stalowych lin. Liny, zwane cięgnami nośnymi, są zamocowane do ramy kabiny i opasane wokół koła linowego (rys. 2 poz. 3), napędzanego przez wciągarkę (poz. 2). Koło linowe ma rowki na swoim obwodzie, w których umiejscowione są liny. Koło linowe jest napędzane silnikiem elektrycznym. Kiedy silnik zaczyna pracować, nadaje kierunek obrotów w określoną stronę, wówczas kabina (poz. 6) jest wznoszona, gdy koło linowe napędzane jest w przeciwną stronę – kabina jest opuszczana. Typowym rozwiązaniem jest przykład podany na rysunku 2, gdzie wciągarka (poz. 2), koło linowe (poz. 3) i szafa sterowa (poz. 1) znajdują się w maszynowni – pomieszczeniu umiejscowionym nad szybem windy. Liny, zamocowane do ramy kabiny, połączone są również z przeciwwagą (poz. 4), która zawieszona jest po drugiej stronie koła linowego. Przeciwwaga powinna mieć ciężar równy ok. 40% udźwigu dźwigu. Innymi słowy – jeśli kabina jest obciążona ciężarem 40% całkowitego udźwigu, co jest przyjęte jako średnie obciążenie dźwigu, to przeciwwaga dokładnie równoważy kabinę.
Przepisy bezpieczeństwa dotyczące budowy i instalowania dźwigów
Państwa członkowskie Unii Europejskiej są zobowiązane do przestrzegania przepisów, które obowiązują dla całej Unii. Takim dokumentem jest Dyrektywa dźwigowa (95/16/WE), której zapisy muszą zostać spełnione w trakcie instalowania i wprowadzania do obrotu nowych dźwigów. Dyrektywa definiuje zasadnicze wymagania w zakresie: stosowania urządzeń, zdrowia i bezpieczeństwa pracy i użytkowania, podstawowych etapów procedur oceny zgodności, stosowania oznakowania CE i deklaracji zgodności WE, a także sposobu sporządzania dokumentacji technicznej dźwigu. Najnowsze poprawki do dyrektywy zostały wprowadzone w maju 2006 r. Dyrektywa dźwigowa służy harmonizacji ustawodawstw państw członkowskich. Drugim bardzo ważnym celem dyrektywy jest ochrona zdrowia ludzkiego oraz bezpieczeństwo człowieka. Dyrektywa odpowiada zarówno za możliwość swobodnego obrotu dźwigami i elementami bezpieczeństwa dźwigów na rynku unijnym, jak i za wysoki poziom ochrony zdrowia i bezpieczeństwa ludzi podczas eksploatacji tych urządzeń.
Rysunek 4.Commerzbank Tower we Frankfurcie. Źródło www.wikimedia.org
Dyrektywa stawia wymaganie przed podmiotem instalującym dźwig dotyczące takiego sposobu zaprojektowania dźwigu, aby prace konserwatorskie i kontrolne oraz akcje ratunkowe mogły być przeprowadzane w bezpieczny sposób. Ponadto, dyrektywa dźwigowa opisuje procedury oceny zgodności oparte na kolejnych etapach obejmujących projektowanie, produkcję, montaż, instalację oraz kontrolę końcową dźwigów, a także projektowanie i produkcję elementów bezpieczeństwa dźwigów. Z kolei kwestie konserwacji i bezpieczeństwa użytkowanych dźwigów leżą wyłącznie w gestii państw członkowskich. Dyrektywa dźwigowa została przeniesiona do polskiego ustawodawstwa poprzez Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 8 grudnia 2005 r. w sprawie zasadniczych wymagań dla dźwigów i ich elementów bezpieczeństwa (Dz.U. 2005.263.2198). W Polsce organem odpowiedzialnym za wdrażanie dyrektywy dźwigowej jest Ministerstwo Gospodarki. Dyrektywa dźwigowa ma zastosowanie do dźwigów po raz pierwszy wprowadzanych do obrotu i przekazywanych do eksploatacji. Dotyczy ona zatem nowych urządzeń.
Urządzenia bezpieczeństwa dźwigów definiuje Dyrektywa 95/16/WE, wyszczególnione są one w załączniku IV. Zalicza się do nich:
- urządzenia zamykające drzwi przystankowe,
- urządzenia zapobiegające spadkom, określone w ppkt 3.2 załącznika I, które zapobiegają swobodnemu spadkowi kabiny lub jej niekontrolowanemu ruchowi w górę:
- ograniczniki prędkości,
- amortyzatory z akumulacją energii:
- z charakterystyką nieliniową,
- z tłumieniem ruchu powrotnego.
- amortyzatory rozpraszające energię,
- części zabezpieczające w siłownikach hydraulicznych układów napędowych, gdy spełniają one rolę urządzeń zapobiegających spadkom,
- elektryczne części zabezpieczające w postaci przełączników bezpieczeństwa, zawierających elektroniczne części składowe.
Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 8 grudnia 2005 r. w sprawie zasadniczych wymagań dla dźwigów i ich elementów bezpieczeństwa (Dz.U. 2005.263.2198) wymusza stosowanie ograniczników prędkości:
- § 16.
- 1. Dźwigi wyposaża się w ograniczniki prędkości.
- 2. Przepisu ust. 1 nie stosuje się, gdy konstrukcja układu napędowego uniemożliwia osiągnięcie nadmiernej prędkości.
- 3. Dźwigi szybkobieżne wyposaża się w urządzenia do nadzorowania i ograniczania prędkości.
- § 21. 6 tego rozporządzenia narzuca instalowanie zderzaków:
pomiędzy dnem szybu i podłogą kabiny powinny być zainstalowane zderzaki; w przypadku zamontowania zderzaków wolną przestrzeń, o której mowa w § 20 ust. 1 pkt 2, mierzy się przy całkowicie ściśniętych zderzakach.
Dyrektywa oraz rozporządzenie ministra są dokumentami nadrzędnymi i ujednolicającymi zasady projektowania, montażu i eksploatacji dźwigów. Szczegółowe informacje na temat dźwigów elektrycznych zawiera norma PN-EN 81-1:2002 „Przepisy bezpieczeństwa dotyczące budowy i instalowania dźwigów. Część 1: Dźwigi elektryczne”, a na temat hydraulicznych norma PN-EN 81-2:2002 „Przepisy bezpieczeństwa dotyczące budowy i instalowania dźwigów. Część 2: Dźwigi hydrauliczne”. Obie normy EN 81, część 1 i 2, odnoszą się do aktualnego stanu rozwiązań technicznych i opisują przede wszystkim własności dźwigów. Do weryfikowania zgodności wymogów bezpieczeństwa z deklaracją producenta urządzenia powołane zostały jednostki notyfikowane – w Polsce: Urząd Dozoru Technicznego lub TÜV. Dokonanie oceny zgodności, czyli badania odbiorczego dokonanego zgodnie z wymogami podanymi w dyrektywie, jest obowiązkowe przed wprowadzeniem urządzenia do użytku. Przeprowadzenie procesu oceny zgodności upoważnia wytwórcę urządzenia do wystawienia deklaracji zgodności i umieszczenia na danym wyrobie oznakowania CE przed wprowadzeniem go do użytku. Za przeprowadzenie oceny, wystawienie deklaracji zgodności oraz umieszczenie oznakowania CE zawsze odpowiada wytwórca. Aby dźwig został dopuszczony do użytkowania, musi zostać wystawiony protokół dopuszczenia dźwigu do eksploatacji przez jednostkę notyfikowaną. W tym celu składany jest wniosek do jednostki wraz z dokumentami potwierdzającymi badania urządzeń odpowiadających za bezpieczeństwo. Badania te wykonuje producent urządzenia na podstawie załączników normy.
Rysunek 5: Burj Khalifa w Dubaju. Źródło: thaifreak.wordpress.com
Do środków zapobiegających przed swobodnym spadkiem kabiny i przeciwwagi zalicza się chwytacze i ograniczniki prędkości. Te urządzenia ściśle ze sobą współpracują. Zadaniem ogranicznika prędkości jest wyłączenie zespołu napędowego i uruchomienie chwytaczy w przypadku osiągnięcia prędkości granicznej. Chwytacze zaciskają się na prowadnicach i utrzymują na nich kabinę.
Urządzenia wymienione w załączniku I Dyrektywy 95/16/WE są urządzeniami zapobiegającymi swobodnemu spadkowi lub niekontrolowanemu ruchowi kabiny w górę. Muszą one być w stanie zatrzymać kabinę obciążoną udźwigiem nominalnym przy maksymalnej prędkości przewidzianej przez instalatora dźwigu. Zatrzymanie spowodowane przez te urządzenia nie może wywoływać opóźnienia szkodliwego dla użytkowników kabiny, bez względu na warunki obciążenia.
Za bezpieczeństwo pracy dźwigu elektrycznego odpowiada wiele urządzeń. Pierwszym i głównym założeniem zapewnienia bezpieczeństwa jest sam napęd, a w nim hamulec szczękowy wciągarki (silnika), zwany inaczej luzownikiem. Wykorzystywany jest on do zatrzymania kabiny oraz jej utrzymania na przystanku. W przypadku wind ze sterowaniem stycznikowym, gdzie napęd realizowany jest przez silnik dwubiegowy, luzownik hamuje oś silnika. Nazywa się on luzownikiem, ponieważ jego podstawowym zadaniem jest utrzymywanie windy w pozycji nieruchomej, a zwalniany jest podczas ruchu kabiny.
Ogranicznik prędkości
Jeżeli podczas jazdy kabiny do góry lub do dołu dopuszczalna prędkość dźwigu zostanie przekroczona, zostanie aktywowany ogranicznik prędkości i jednocześnie mechanizm hamujący – chwytacz – zadziała na kabinę dźwigu, która się zatrzyma. Ograniczniki prędkości różnią się w budowie w zależności od producenta, jednak norma nakazuje, aby ogranicznik był urządzeniem mechanicznym.
W zależności od producenta ograniczniki prędkości mogą różnić się od siebie konstrukcją, zastosowanymi elementami, kształtem. Zawsze jednak zasada jego działania opiera się na wykorzystaniu siły odśrodkowej.
Ogranicznik prędkości ustawiany jest na właściwe prędkości zadziałania na stanowisku kontrolnym w zakładzie produkcyjnym i plombowany. Podczas użytkowania zabronione jest dokonywanie jakichkolwiek jego modyfikacji.
Na rysunku 3. została omówiona budowa ogranicznika na podstawie rysunku pochodzącego z materiałów firmy „Trans Lift.
System działania, niezależnie od modelu urządzenia, oparty jest na prostej zasadzie – w miarę wzrostu prędkości kątowej ciężarki (rysunek 3, poz. 6) odchylają się na zewnątrz pod wpływem siły odśrodkowej, pokonując działanie sprężyn (poz. 4) podtrzymywanych na śrubach (poz. 3). Ciężarki połączone są dwoma cięgłami (poz. 5) zapewniającymi jednakowe wychylenie obu ciężarków na zewnątrz. Podczas wzrostu prędkości obrotowej koła ogranicznika prędkości ciężarki zaczynają się odchylać w kierunku zewnętrznym. W opisywanym modelu ogranicznika prędkości występują dwie fazy jego zadziałania. Pierwsza faza trwa do chwili uderzenia ciężarka o dźwignię kontaktu bezpieczeństwa. Powoduje to przerwanie przepływu prądu i zatrzymanie działania wciągarki i całego urządzenia. Do tego momentu ciężarki są przytrzymywane przez jedną ze sprężyn W drugiej fazie rozchylenie ciężarków jest tak duże, że ich zaczepy wchodzą w rowki znajdujące się po wewnętrznej stronie obudowy (poz. 1) i powodują jej ruch. To z kolei powoduje obrót jarzma (poz. 7) osadzonego mimośrodowo, które blokuje linkę ogranicznika prędkości (poz. 2). Unieruchomiona linka ogranicznika prędkości uruchamia chwytacze, które zatrzymują kabinę.
Rysunek 6. Wieżowiec Taipei 101. Źródło www.palscience.com
Siła naciągu w linie ogranicznika prędkości wywierana przez ogranicznik prędkości po jego wyzwoleniu powinna być co najmniej równa większej wartości z dwóch następujących: podwojonej wartości siły koniecznej do uruchomienia chwytaczy lub 300 N. Kierunek obrotów odpowiadający uruchamianiu chwytaczy powinien być oznakowany na ograniczniku prędkości. Ogranicznik prędkości powinien być napędzany przez stalową linkę, której średnica nominalna nie może być mniejsza niż 6 mm. Linka ta jest przymocowana do kabiny oraz do dźwigni, która wyzwala chwytacze. Czas zadziałania ogranicznika prędkości od momentu wyzwolenia do momentu chwycenia powinien być dostatecznie krótki, aby uniemożliwić kabinie osiągnięcie niebezpiecznej prędkości przed zadziałaniem chwytaczy.
Ogranicznik prędkości powinien być dostępny dla potrzeb kontroli i konserwacji. Jeżeli ogranicznik prędkości znajduje się w szybie, to powinien być dostępny i tak zamontowany, aby łatwo można go było dosięgnąć z zewnątrz szybu. Jeżeli istnieje potrzeba osłonięcia ogranicznika prędkości, który znajduje się w nadszybiu, to osłona musi być łatwo demontowana. Ogranicznik prędkości jest oryginalnie skalibrowany przez producenta w zależności od parametrów dźwigu, z jakim ma współpracować. Na ograniczniku prędkości umieszczana jest tabliczka znamionowa, na której zamieszczone są następujące dane: dane producenta, homologacja, prędkość zadziałania, numer seryjny i rok produkcji, a także nominalna prędkość dźwigu i model współpracującego chwytacza bezpieczeństwa. Niedopuszczalne jest stosowanie ogranicznika prędkości z innymi modelami chwytaczy bezpieczeństwa niż podane przez producenta na tabliczce znamionowej. Maksymalna prędkość nominalna odnosi się do nominalnej prędkości urządzenia, do której urządzenie może być skalibrowane. Prędkość zadziałania ogranicznika ustawiona jest tak, aby chwytacz bezpieczeństwa nie zadziałał zanim kabina nie osiągnie 115% nominalnej prędkości. Górny limit działania zależy także od modelu zastosowanego chwytacza, niezależnie od prędkości nominalnej.
Chwytacze
Według normy chwytacz to urządzenie mechaniczne służące w przypadku nadmiernej prędkości lub zerwania cięgna nośnego, do zatrzymania i utrzymania w spoczynku na prowadnicach kabiny, przeciwwagi lub masy równoważącej.
Chwytacze montowane są na ramie kabiny, jednak w przypadku gdy pod trasą jazdy kabiny i przeciwwagi dostępne są pomieszczenia, przeciwwaga również powinna być wyposażona w chwytacze. Chwytacze kabinowe i przeciwwagowe są uruchamiane przez oddzielne ograniczniki prędkości. Zarówno na ramie kabiny, jak i na przeciwwadze powinny być stosowane następujące chwytacze:
- ślizgowe – jeśli prędkość nominalna dźwigu jest większa niż 1 m/s,
- blokujące z tłumieniem – dla prędkości nieprzekraczającej 1 m/s,
- blokujące – jeśli prędkość nominalna podczas jazdy w dół nie przekracza 0,63 m/s.
Chwytacze umieszczone na przeciwwadze powinny być typu ślizgowego, jeżeli prędkość nominalna jest większa niż 1 m/s, w przeciwnym przypadku mogą być typu blokującego.
Ze względu na kształt elementu blokującego wywołującego tarcie, chwytacze można podzielić na:
- klinowe – element blokujący ma kształt klina,
- kulowe – element blokujący ma kształt kuli,
- rolkowe – element blokujący ma kształt walca,
- bębnowe – element blokujący stanowią kleszcze rozpierane klinem.
Średnie opóźnienie podczas zadziałania chwytaczy ślizgowych, w przypadku kabiny obciążonej udźwigiem nominalnym, powinno być mniejsze niż 0,2 g i jednocześnie nie większe niż 1 g (gdzie g jest wartością przyspieszenia ziemskiego)Chwytacze umieszcza się na ramie kabiny dźwigu. Muszą być one zdolne do unieruchomienia kabiny obciążonej udźwigiem nominalnym, podczas jazdy zarówno w górę, jak i w dół. Ich działanie jest ściśle powiązane z pracą ogranicznika prędkości. Uruchomienie chwytaczy następuje przy przekroczeniu prędkości, która powoduje zablokowanie linki ogranicznika prędkości. Jeśli przeciwwaga dźwigu również jest wyposażona w chwytacze, to ich zasada działania jest identyczna jak w przypadku chwytaczy kabiny. Chwytacze są montowane parami na ramie kabiny, na dole lub na górze ramy. Para chwytaczy jest sprzężona ze sobą prętem lub gwintowanym wałkiem. Dopuszczalne jest stosowanie innych środków połączenia dwóch chwytaczy pod warunkiem zapewnienia jednoczesnego ich działania. Na ramie musi być zamontowany wyłącznik bezpieczeństwa, który zapewni unieruchomienie wciągarki w czasie zadziałania chwytaczy.
Analogicznie jak w przypadku ograniczników prędkości – chwytacze mogą się różnić konstrukcją, zastosowanymi elementami, kształtem – w zależności od producenta. Chwytacze występują parami i zawsze lewy z prawym są sprzęgnięte. Chwytacz obejmuje główkę prowadnicy i ślizga się po niej lub nie ma z nią w ogóle styku. Działa on w oparciu o narastającą siłę wywoływaną przez kliny, które rozpierają szczęki. Współpracę obydwu par szczęk hamulcowych zapewnia gwintowany na końcach wałek wkręcony w kliny. Obrót wału powoduje wsuwanie lub wysuwanie się klinów między szczęki, nadając im ruch nożycowy. Końce wału są gwintowane i wkręcone w kliny. Na środku wału osadzony jest bęben linowy z nawiniętą linką ogranicznika prędkości, zablokowaną obejmą, która zapobiega ślizganiu się linki. Jeżeli podczas jazdy do dołu lub do góry zostanie przekroczona prędkość nominalna, a tym samym osiągnięta zostanie prędkość wyzwalania, wówczas ogranicznik prędkości uruchamia chwytacze. W chwili gdy kabina porusza się, a linka ogranicznika prędkości zostanie zablokowana, linka zacznie obracać bęben i jednocześnie wałek. Wałek zacznie wkręcać się na kliny, a kliny rozwierają szczęki, prowadząc do zaciśnięcia się klocków na prowadnicach. Ważne w układzie chwytaczy jest jednakowe zadziałanie z taką samą wartością siły tarcia, przez co kabina powinna zatrzymać się bez odchyleń. Dlatego przy montażu oraz podczas konserwacji luzy między chwytaczami a prowadnicami powinny być skontrolowane i odpowiednio wyregulowane.
Równomierne hamowanie obu sprzęgniętych ze sobą chwytaczy jest uzależnione od ich poprawnej synchronizacji podczas montażu. Każdy chwytacz jest fabrycznie wyregulowany przez producenta i zaplombowany. Późniejsza zmiana regulacji jest niedopuszczalna ze względów bezpieczeństwa. Przy właściwej konserwacji i regularnej kontroli ten element zabezpieczający jest trwały i pewny w działaniu.
Zderzaki
Zadaniem zderzaków jest zatrzymanie opadającej kabiny lub przeciwwagi na końcu toru ich jazdy. W dźwigach elektrycznych stosuje się zderzaki sprężynowe, hydrauliczne lub z tworzyw. Najczęściej są one usytuowane w podszybiu, choć można je również montować na ramie kabiny. Ważne jest też, aby w przypadku, gdy kabina osiądzie na zderzaku, w podszybiu była zachowana strefa bezpieczeństwa, czyli prostopadłościan o wymiarach nie mniejszych niż 0,5×0,6×1 m – na wypadek obecności konserwatora w szybie. Z praktycznego punktu widzenia można zastosować podział zderzaków ze względu na ich konstrukcję:
- zderzaki sprężynowe, które są stosowane dla dźwigów o maksymalnej prędkości nominalnej 1 m/s,
- zderzaki z tworzyw sztucznych,
- zderzaki hydrauliczne.
W praktyce nie spotyka się innego rodzaju zderzaków. Dla każdego typu zderzaków norma nakłada założenie, że prędkość początkowa stanowi 115% prędkości nominalnej.
Zderzaki hydrauliczne mają bardziej złożoną budowę niż zderzaki sprężynowe. Składają się z wielu elementów wpływających na wytracenie energii opadającej kabiny lub przeciwwagi, a kluczową rolę w ich działaniu ma dławiony przepływ oleju.
Ze względu na sposób stopniowania oporów przepływu oleju można wyróżnić:
- zderzaki z dużą liczbą otworów stopniowo zasłanianych tłokiem:
- zderzaki z otworami wykonanymi w tulei cylindra,
- zderzaki z otworami wykonanymi w tłoku lub tłoczysku,
- zderzaki z jednym otworem zasłanianym kształtowym trzpieniem.
Mogą występować też inne typy konstrukcji zderzaków hydraulicznych. Jeżeli w opinii jednostki akredytowanej dana konstrukcja spełnia wymagania normy, zostanie ona dopuszczona do użytku.
Jest wiele konstrukcji zderzaków hydraulicznych, a wszystkie typy tych urządzeń łączy zasada działania. Każdy zderzak hydrauliczny składa się z cylindra wypełnionego olejem oraz tłoczyska z tłokiem lub nurnika poruszającego się wewnątrz tego cylindra. W zderzaku zamontowana jest sprężyna dla utrzymania tłoka we właściwej pozycji oraz zapewnienia powrotu tłoka do pozycji wyjściowej po zadziałaniu zderzaka. W czasie gdy zderzak zostaje obciążony, masa uderzająca w zderzak powoduje wytworzenie ciśnienia oleju w cylindrze poprzez poruszający się tłok i olej przedostaje się przez otwory do zewnętrznego cylindra lub przemieszcza się w obrębie tego samego cylindra, w przypadku zderzaków, w których prędkość przepływu oleju jest regulowana za pomocą kształtowego trzpienia. Prędkość tłoka oraz opóźnienie są zdeterminowane przez prędkość, z jaką olej będzie się przedostawał z jednego cylindra do drugiego. Liczba wywierconych otworów w wewnętrznym cylindrze, ich średnica, a także rozmieszczenie są dobrane w taki sposób, aby średnie opóźnienie masy uderzającej w zderzak nie osiągnęło wartości przyspieszenia ziemskiego podczas hamowania. Podczas gdy tłok lub nurnik porusza się, stopniowo zasłania kolejne otwory, a tym samym zmniejsza powierzchnię, przez którą przepływa olej. Zapewnia to jednostajne opóźnienie.
Podsumowanie
Przegląd tylko wybranych podzespołów biorących udział w pracy dźwigu osobowego pokazuje, jak skomplikowane i złożone jest to urządzenie. Zarówno polskie, jak i unijne prawodawstwo gwarantuje stosowanie w dźwigach osobowych i towarowych odpowiednich mechanizmów chroniących przed katastrofą czy nadmiernymi obciążeniami. Również proces dopuszczenia urządzeń do stosowania jest ściśle opisany w stosownych rozporządzeniach ministra gospodarki i zarządzeniach prezesa Urzędu Dozoru Technicznego, a stosowne organy pozostają pod kontrolą administracji rządowej.
Omówione wcześniej urządzenia współpracują, jednak każde z nich pełni oddzielną funkcję. Wraz z nieustannie postępującym rozwojem techniki urządzenia podnoszące bezpieczeństwo pracy dźwigów są i będą udoskonalane.
Autor: Ewa Zbierajewska
