تاریخچه صنعت آسانسور:
صنعت آسانسور جهان از زمانی که با نیروی برق کار می کند قدمتی یکصد و پنجاه ساله دارد هر چند عمر بالابر ها در جهان به بیش از ده هزار سال می رسد و اولین چرخ چاه خود از اولین بالابرها بوده است. مهمترین شرکت های تولید آسانسور در جهان اوتیس و شیندلر با قدمتی حدود یکصدوپنجاه سال می باشند.
آسانسورهای هیدرولیکی :
مفهوم کارکرد یک آسانسور به طور باور نکردنی ساده است. آسانسور فقط یک قسمت کوپه مانند است که به یک سیستم لیفتینگ و بلند کردن متصل شده است. البته آسانسورهای مدرن برای حمل مسافر یا بار جزئیات بیشتری دارند . آن ها برای گذاشتن و برداشتن وزن های قابل توجه به سیستم های مکانیکی پیشرفته تری نیاز دارند. بعلاوه آن ها برای حرکت نرم و بی تکان و همچنین مطمئن به سیستم های کنترل وایمنی احتیاج دارند.
امروزه دو نوع اصلی و رایج از آسانسور مورد استفاده است :
> آسانسورهای هیدرولیکی
> آسانسورهای کابلی
آسانسورهای هیدرولیکی کابین آسانسور را با استفاده از یک تلمبه یا پمپ هیدرولیکی بلند می کنند. پیستون قرار داده شده بر روی سیال در داخل یک سیلندر قرار دارد و سیلندر به یک سیستم پمپ سیال متصل شده است . معمولاً سیستم های هیدرولیک از روغن استفاده می کنند ولی دیگر سیالات تراکم ناپذیر هم قابل استفاده هستند.
سیستم هیدرولیک سه قسمت دارد :
> تانک ( مخزن ذخیره سیال )
> پمپ ( که با یک موتور الکتریکی به حرکت در می آید )
> یک Valve ( شیر) بین سیلندر و مخزن
پمپ سیال را از تانک به لوله منتهی به سیلندر می رساند . هنگامی که شیر باز است ، سیال تحت فشار مسیر با کمترین مقاومت را در پیش خواهد گرفت و به مخزن باز می گردد. ولی هنگامی که شیر بسته است ، سیال تحت فشار هیچ راهی به جز رفتن به داخل سیلندر ندارد.
همچنانکه سیال در سیلندر جمع می شود ، پیستون را به سمت بالا هل داده و کابین آسانسور را به بالا می برد. هنگامی که آسانسور به طبقه مورد نظر نزدیک می شود ، سیستم کنترل یک سیگنال به موتور الکتریکی می فرستد تا به تدریج پمپ را خاموش کند .
با خاموش بودن پمپ ، سیال بیشتری که به درون سیلند جریان بیابد وجود ندارد ، بنابراین سیال درون سیلندر که هیچ راهی برای فرار و باز گشتن به مخزن ( به علت بسته بودن شیر) ندارد، در جای خود باقی می ماند و پیستون به سیال تکیه کرده و آسانسور را در جای خود نگه می دارد ( شکل های زیر) .
برای پائین آمدن آسانسور سیستم کنترل یک سیگنال به عملگر ولو ( Actuator ) می فرستد . شیر به صورت الکترونیکی با یک سوئیچ سلونوئیدی کار می کند . هنگامی که سلونوئید شیر را باز می کند ، سیالی که در درون سیلندر جمع شده است می تواند به درون تانک جاری شود. وزن آسانسور و افراد درون آن ، پیستون را به سمت پائین هدایت می کند و سیال به درون تانک هدایت می شود وآسانسور رفته رفته پائین می آید . برای نگه داشتنن آسانسور در طبقه پائین تر ، سیستم کنترل شیر را دوباره می بندد ( شکل زیر) .
این سیستم به طور باور نکردنی ساده و موثر است ، ولی بعضی از اشکال ها را دارد . در قسمت بعد به اشکال های اصلی استفاده از سیستم هیدرولیک اشاره می شود.
مزایا و معایب سیستم هیدرولیک :
مزیت اصلی سیستم های هیدرولیک این است که آ نها می توانند به سادگی نیروی تقریباً ضعیف پمپ را تکپیر و اضافه کنند تا نیروی قوی تر برای بلند کردن کابین آسانسور حاصل شود. ولی این سیستم ها از دو اشکال اساسی رنج می برند.
مشکل اصلی اندازه تجهیزات است ، زیرا به منظور این که کابین آسانسور قادر باشد تا به طبقات بالاتر برسد ، باید یک پیستون بلند تر بکار برود . سیلندر باید کمی از پیستون بلند تر باشد. البته پیستون هنگامی که آسانسور در طبقه پائین است باید به اندازه مسافت طبقات طی شده در زمین فرو برود. مشکل این است که ساختار سیلندر باید به طور کامل در زیر نقطه توقف آسانسور در پائین ترین طبقه پوشانده شود. این به این معنی است که ما باید به اندازه بلندی ساختمان در درون زمین حفاری کنیم ، که این برای ساختمان های بلند و با طبقات زیاد یک پروژه گران و پرهزینه است .
به عنوان مثال ، برای نصب یک آسانسور هیدرولیکی در یک ساختمان 10 طبقه باید به اندازه 9 طبقه در زیر زمین حفاری کنیم !
دیگر اشکال آسانسورهای هیدرولیکی بازده نسبتاً کم آن ها است ، به این معنی که برای بلند کردن کابین تا تعداد طبقات زیاد انرژی زیادی صرف می شود و نیزهیچ راهی برای ذخیره انرژی نیست. زیرا انرژی پیستون ( انرژی پتانسیل) فقط برای هل دادن سیال به درون تانک مورد استفاده قرار می گیرد و برای بالا بردن دوباره کابین آسانسور، سیستم هیدرولیک باید تمام انرژی مورد نیاز را دوباره تولید کند.
طراحی آسانسور با کابل به هر دوی این مشکلات فائق می آید . در قسمت بعدی می بینیم که این سیستم چگونه کار می کند.
آسانسورهای با سیستم کابلی :
بیشترین طراحی آسانسورها ، عموماً نوع کابلی ( ریسمانی) است . در آسانسورهای کابلی ، کابین به جای اینکه مانند سیستم هیدرولیکی از پائین هل داده شود ، بوسیله کشش ریسمان های فولادی ، بالا و پائین برده می شود . کابل ها به کابین متصل شده اند و حول قرقره ( (3پیچیده شده اند.
قرقره یک پولی با شیارهایی در محیط خود است. قرقره کابل کششی را محکم می گیرد و به آن می چسبد ، بنابراین هنگامی که قرقره می چرخد کابل نیز حرکت می کند. قرقره به یک موتور الکتریکی (2) متصل شده است. هنگامی که موتور در یک جهت می چرخد ، قرقره آسانسور را بالا می برد و هنگامی که موتور در یک جهت دیگرمی چرخد، قرقره آسانسور را پائین می برد.
در آسانسورهای بدون چرخ دنده یا گیربکس ، موتور، قرقره را مستقیماً می چرخاند، ولی در آسانسورهای مجهز به چرخ دنده یا گیربکس موتور مجموعه چرخ دنده ها را می چرخاند که این امر باعث چرخیدن قرقره می شود.
به طور معمول قرقره ، موتور و سیستم کنترل (1) ، در موتورخانه واقع در بالای محفظه آسانسور جای داده می شوند. کابلی که آسانسور را بالا می برد به یک وزنه تعادل (4) که به طرف دیگر قرقره آویزان شده است نیز متصل شده است و وزن آن در حدود وزن کابین آسانسور با 40 درصد ظرفیت پراست . به عبارت دیگر، هنگامی که آسانسور تا 40 درصد ظرفیت پراست ، وزنه تعادل و کابین آسانسور بالانس می شوند. مقصود از این موازنه و تعادل ، نگهداری انرژی است.
با بار مساوی بر روی هر دو طرف قرقره نیروی کمتری برای یک ور شدن تعادل به سمت چپ یا راست صرف می شود و به این ترتیب موتور فقط باید به اصطکاک و سایش غلبه کند. براین اساس وزن در طرف دیگر بیشترین کار را انجام می دهد. این سیستم تقریباً شبیه یک الاکلنگ کار می کند که اوزان مساوی در دو انتهای آن قرار دارد .
کابین آسانسور و وزنه تعادل هردو بر روی ریل های هادی (5) در امتداد محفظه آسانسور سوارهستند. این ریل ها کابین آسانسور و وزنه تعادل را از نوسان کردن باز می دارند و همچنین با یک سیستم ایمنی و Safety کار می کنند تا آسانسور را در حالت اورژانس نگه دارند. آسانسورهای کابلی نسبت به آسانسورهای هیدرولیکی بسیار روان تر ، متنوع تر و تطبیق پذیرتر هستند و بعلاوه کارایی و راندمان بالاتری نیز دارند. خصوصاً این که آن ها سیستم های ایمنی بیشتری نیز دارند.
در قسمت بعد می بینیم که این عناصر چگونه در مواقعی که یک چیز درست کار نمی کند ما را از سرنگون شدن و افتادن به درون محفظه آسانسور حفظ می کنند.
سیستم های ایمنی ( safety ) شامل گاورنر (کنترل کننده های مکانیکی سرعت) و پاراشوت (ترمز اضطراری) :
در دنیای سینمای هالیوود کابل های کشش آسانسورها هرگز از پاره شدن و سقوط افراد درون آن در امان نیستند ، ولی در واقع احتمال بسیار اندکی برای این اتفاق وجود دارد ، زیرا آسانسورها با سیستم های ایمنی زیادی ساخته می شوند تا آن را در سر جای خود نگه دارند. اولین خط دفاعی ، خود سیستم کابل است. هر کابل آسانسوراز تعداد زیادی سیم های فولادی به هم پیچیده ساخته شده است . با این ساختار محکم ، یک کابل می تواند وزن آسانسور و وزنه تعادل را بوسیله خود مهار کند. لیکن آسانسورها با چند کابل ( عموماً بین 4 تا 8 عدد ) ساخته می شوند.
اگر در یک اتفاق و رویداد بعید یکی از کابل ها گسیخته شود، بقیه کابل ها آسانسور را بالا نگاه خواهند داشت. حتی اگرهمه کابل ها یا سیستم قرقره و چرخ دنده آن را رها کند ، سقوط آسانسور به پائین محفظه بعید است. آسانسورهای کابلی به سیستم های ایمنی وترمزی مجهز هستند که زمانی که آسانسور خیلی سریع حرکت کند به ریل ها چنگ می زنند تا آسانسور بایستد. این سیستم ها بوسیله یک گاورنر فعال می شوند .
بیشتر گاورنرها حول یک قرقره ، که در بالای محفظه آسانسور قرار گرفته ساخته می شوند. کابل گاورنر حول قرقره گاورنر و دیگر قرقره سنگین پائین محفظه آسانسور، پیچیده شده است. کابل به کابین آسانسور نیز متصل شده است . بنابراین هنگامی که کابین به بالا و پائین برود قرقره حرکت می کند .
زمانی که سرعت کابین آسانسور بالا برود ، گاورنرعمل می کند . تصویر زیر یک نوع از طراحی گاورنر را نشان می دهد :
در این گاورنر، قرقره به دو چنگک ( fly weight ) مجهز شده که حول مفصل پین ها می چرخند. چنگک ها به طریقی متصل و ضمیمه شده اند که می توانند آزادانه به به عقب و جلو نوسان کنند. البته بیشتر اوقات ، آن ها بوسیله یک فنر در جای خود نگاه داشته می شوند.
هنگامی که سرعت چرخنده گاورنر بیشتر می شود نیروی گریز از مرکز، چنگک ها را به طرف خارج حرکت می دهد ، در حالیکه فشار فنر در مقابل آن ها قرار دارد. اگر آسانسور به اندازه کافی سریع سقوط کند ، نیروی گریز از مرکز، به اندازه کافی قوی خواهد بود تا سرهای چنگک را به سمت لبه های بیرونی گاورنر فشار دهد.
با چرخیدن و قرار گرفتن در این موقعیت ، قلاب های سر چنگک به ضامن ها گیر کرده و به آن ها می چسبند . این فرآیند باعث ایستادن گاورنر می شود ( شکل های زیر) .
کابل های گاورنر بوسیله یک بازوی محرک actuator)) متصل شده به اهرم ، به کابین آسانسور متصل شده اند . در حالیکه کابل های گاورنربتوانند آزادانه حرکت کنند، بازو در موقعیت مشابه نسبت به آسانسور می ایستد و بوسیله فشار فنر در سرجای خود نگه داشته می شود. هنگامی که قرقره گاورنر خود را قفل می کند، کابل گاورنر بازوی محرک را به سرعت بالا می کشد و باعث حرکت اهرم اتصال و بکار افتادن سیستم ایمنی ترمزی می شود.
در این طرح اتصال ، یک وسیله ایمنی گوه ای شکل را که خود آن نیز در یک هادی گوه ای شکل قرار گرفته بالا می کشد.
هنگامی که گوه به سمت بالا میرود ، به بوسیله سطح اریب به ریل های هادی فشرده می شود. این عمل باعث می شود که آسانسور به تدریج بایستد.
این فرآیند ها در اشکال بعدی به ترتیب نشان داده شده اند :
آسانسورها همچنین نزدیک بالا و پائین بدنه محفظه آسانسور، سیستم های ترمز خودکار دارند. اگر اتاق آسانسور در یک جهت تغییر مکان زیادی داشته باشد ، ترمز آن را به حالت توقف می آورد.
اگر همه این وسایل و تجهیزات ایمنی از کار بیفتند و آسانسور به پائین محفظه بیفتد ، یک وسیله ایمنی پایانی وجود دارد که احتمالاً جان افراد درون آسانسور را نجات خواهد داد. در پائین شفت یک سیستم جذب کننده ضربه ( shock absorber ) قوی وجود دارد که معمولاً به صورت یک پیستون قرار گرفته در داخل روغن است. جذب کننده ضربه مانند یک بالش بزرگ عمل می کند تا فرود کابین آسانسور را نرم تر کند.
Governor & Safety Gear :
این دو وسیله از مهمترین قسمت های آسانسور هستند که به ایمنی آسانسور مربوط می باشند. گاورنرها درهنگام تولید کنترل کیفیت گردیده و از ویژگی های مهم این وسیله آن است که در هنگام حرکت کابین به سمت بالا یا پایین قابلیت انجام کار دارد و هنگامیکه سرعت حرکت کابین به هر عللی از سرعت نامی آسانسور بیشتر شود سیم بکسل گاورنر به پاراشوت که بر روی یوک کابین نصب می باشد فرمان مکانیکی داده و برابر عمل ترمز، کابین سریعاً متوقف می شود.
پاراشوت های مورد استفاده باید دارای عملکرد بسیار خوبی بوده و معمولاً دو نوع می باشند:
الف- پاراشوت های تدریجی
ب- پاراشوت های لحظه ای
برای آسانسور های با سرعت حداکثر 6/0 متر بر ثانیه از انواع لحظه ای و برای سرعت های بیشتر از 6/0 متر بر ثانیه حتماً از نوع تدریجی استفاده خواهد شد.
شستی
شستی های مورد استفاده در کابین و طبقات علاوه بر زیبایی در فریم و رنگ های متنوع و اشکال مختلف نمایش جهت و مطابق به هر سلیقه ای ساخته شده، و به طور مثال بدنه شستی ها می تواند از استنلس استیل، برنز و آلومینیوم (با پوشش های آنادایز رنگی، پودر استاتیک و رنگ کوره ای) و نیز نشان دهنده های جهت می تواند از نوع ثابت (LED) و یا از نوع متحرک Dot Matrix باشد.
به طور مثال در شستی بالا ولتاژ مورد نیاز 24 ولت بوده و کاملاً اصول ایمنی در ساخت آنها رعایت شده است.
تمامی این قسمت های ذکر شده توسط سیستم های کنترل عمل می کنند . در قسمت بعدی این سیستم ها بررسی می شوند.
سیستم کنترل آسانسورها :
خیلی از آسانسورهای مدرن بوسیله کامپیوتر کنترل می شوند . وظیفه کامپیوتر این است که همه اطلاعات وارده درباره آسانسور و چرخاندن موتور به اندازه درست را پردازش کند تا آسانسور را در آن جایی که نیاز است باشد قرار دهد.
به منظور انجام دادن این کار، کامپیوتر نیاز دارد تا حداقل سه چیز را بداند :
> افراد می خواهند به کدام طبقه بروند؟
> مکان آن طبقه
> موقعیت کابین آسانسور
فهمیدن این که مردم به کدام طبقه می خواهند بروند بسیار ساده است. دکمه های آسانسور و هر طبقه به کامپیوتر سیم کشی شده اند . هنگامی که یکی از این دکمه ها فشار داده می شود ، کامپیوتر این تقاضا را ثبت می کند. همچنین راه های مختلفی وجود دارد تا این که کابین آسانسور در کجاست ، معین شود .
در یک سیستم رایج ، یک سنسور نوری یا مغناطیسی در قسمت جانبی آسانسور، یک سری از سوراخ ها را در طول یک نوار عمودی در محفظه آسانسور می خواند. بوسیله شمردن سوراخ ها ، کامپیوتر می فهمد که آسانسور دقیقاً در کدام قسمت محفظه قرار دارد. هنگامی که آسانسوربه هر طبقه می رسد ، کامپیوتر سرعت موتور را آن چنان که سرعت آسانسور به تدریج کم شود تغییر می دهد . این عمل سواری نرم و روان را برای آسانسور مهیا می کند . در یک ساختمان با تعداد طبقات زیاد ، کامپیوتر باید استراتژی و روش جداگانه ای داشته باشد تا حرکت آسانسور را تا حد ممکن کارآمد سازد. در سیستم های پیشین ، استراتژی این بود که از برعکس شدن جهت حرکت آسانسور جلوگیری شود .
به عنوان مثال ؛ یک آسانسور حرکت به بالارا تا زمانی که افرادی در طبقات بالا وجود داشته باشند که بخواهند به بالا بروند ، حفظ خواهد کرد. یعنی آسانسور به “down calls” یا تقاضا برای طبقات پائین فقط بعد از رسیدگی به همه “up calls” یا تقاضا برای طبقات بالا ، جواب خواهد داد و هچنین بالعکس . این برنامه هر کس را با بیشترین سرعت ممکن به طبقه خودش می رساند ولی بسیار غیر قابل انعطاف است.
بیشتر برنامه های پیشرفته ، الگوها و رفتار ترافیکی و تردد افراد را در نظر می گیرند. بدینوسیله این برنامه ها می دانند که کدام طبقه بیشترین تقاضا را در چه زمانی از روز دارد و به این ترتیب آسانسور را هدایت می کنند.
در یک سیستم آسانسور چندگانه ( چند فاز) سیستم کنترل ،آسانسورهای انفرادی را مبنی بر محل دیگر آسانسورها هدایت خواهد کرد.
در سیستم های cutting-edge ، راهروی آسانسور مانند یک ایستگاه قطار کار می کند. در عوض فشار دادن دکمه بالا و پائین ، افراد برای یک آسانسور که می تواند اجازه وارد شدن را به متقاضیان یک طبقه معین بدهد، منتظر می مانند. مبنی بر محل و جهت همه آسانسورها کامپیوتر تشخیص می دهد که کدام آسانسور آن ها را سریع تر به مقصدشان می رساند.
بیشتر سیستم ها یک سنسور بار ( load sensor ) نیز دارند که در کف کابین آسانسور قرار دارد. سنسور بار به کامپیوتر می گوید که آسانسور تا چه حد پر است. به عنوان مثال اگر آسانسور تقریباً پر باشد ، کامپیوترهیچ دستور توقف بیشتر برای سوار کردن را تا زمانی که بعضی از افراد پیاده شوند ، نخواهد داد. سنسور بار یک وسیله ایمنی خوب نیز هست . اگر آسانسور بیشتر از حد مجاز بار داشته باشد، کامپیوتر در را تا زمانیکه مقداری از وزن کاسته شود نخواهد بست. در قسمت بعدی درب های خودکار آسانسور بررسی می شوند.
Actuator ها: سیستم موتور, موتور مربوط به دربها, موتور مربوط به بخش Aircondition
معرفی درایو موتور: درایو موتور یک دستگاه الکترونیک قدرتی که قادر است اعمال زیر را روی موتورها انجام دهد:
1- Start
2- مکانیزم Stop
3- کنترل سرعت اگر موتور با 3000 rpm بخواهیم باید دقیقا همین سرعت را بدهد
4- کنترل مکان (سرو مکانیزم)
در بعضی از درایوها امکان ایجاد پروفایل سرعت وجود دارد
مکانیزم کنترل سرعت موتور محرک آسانسور استفاده از درایو موتور می باشد و سیستم کنترل (PLC) دستورات لازم را برای درایو صادر نموده (پروفایل سرعتی مطلوب, دستور Start, دستور Stop) و درایو رفتار مطلوب و خواسته شده کنترلر را ایجاد می کند.
نحوه اطلاع از طبقات و یا مکان با استفاده از میکروسوئیچها می باشد.
درب ها :
درب های اتوماتیک در ساختمان های اداری و فروشگاه های زنجیره ای برای راحتی بیشتر به کار می روند ، ولی در یک آسانسور برای حفظ افراد از سقوط به پائین ضروری هستند. آسانسورها از دو دسته درب متفاوت استفاده می کنند :
> درب های قرار گرفته در کابین آسانسور
> درب های باز شو به محفظه آسانسور
درب های آسانسور بوسیله یک موتور الکتریکی که به کامپیوتر آسانسورمتصل است بکار انداخته می شوند . روش کار یک نمونه از درب بازکن در صفحه بعد نشان داده شده است.
از راست به چپ ( ← ) ؛
موتور الکتریکی یک چرخ که به بازوی فلزی متصل شده را می چرخاند. بازوی فلزی به یک بازوی دیگر که به در پیوسته است ، متصل شده است. در می تواند به حالت کشویی در یک ریل فلزی به جلو و عقب برود. هنگامی که موتور چرخ را می چرخاند ، اولین بازوی فلزی دوران داده می شود که این هم بازوی فلزی دوم و درب پیوسته به آن را حرکت می دهد. درب از دو پانل و صفحه که روی هم بسته می شوند ساخته شده است. هنگامی که آسانسور به طبقه مورد نظر می رسد ، کامپیوتر موتور را می چرخاند تا درب را باز کند و قبل از این که آسانسور دوباره حرکت کند ، درب را می بندد.
بسیاری از آسانسورها سیستم حسگر حرکت (motion sensor ) دارند که این سیستم از بسته شدن در زمانی که یک نفر بین آن ها است ممانعت می کند. درهای آسانسور یک سیستم کلاچ دارند که درب های خارجی را فقط زمانی که آسانسور در طبقه مورد نظر قرار دارد ، باز می کند ( مگر این که با زور باز شوند ) .
درب های آسانسور متناسب با نوع و کاربرد آسانسور ها مطابق با استاندارد ساخته می شوند که در نهایت علاوه بر زیبایی و استحکام، کلیه ویژگی های فنی و ایمنی را دارا باشند. به طور مثال دربهایی که دارای سوئیچ الکتریکی می باشند. هنگام باز بودن یا باز شدن از روشن شدن موتور و حرکت کابین جلوگیری به عمل می آورند.
درب ها بهتر است با قاب به صورت دو جداره از ورق های فولادی 1/5، 2، 3 میلیمتری و در انواع لولائی یک لنگه و دو لنگه با زاویه باز شو 105 درجه و اتوماتیک تلسکوپی کشوئی و سانترال (مرکزی) به عرض های مختلف و مطابق استاندارد ساخته شود.
معمولاً کلیه درب ها با رنگ تزئین می گردند، لیکن بر طبق درخواست مشتری درب های اتوماتیک را می توان با روکش استنلس استیل و یا آلیاژی از برنز نیز تزئین کرد.