Výtah

Design

Někteří tvrdí, že výtahy začínaly jako jednoduché lanové nebo řetězové kladkostroje. Výtah je v podstatě plošina, která je buď tažena, nebo tlačena nahoru mechanickými prostředky. Moderní výtah se skládá z kabiny (nazývané také "klec" nebo "vůz") umístěné na plošině v uzavřeném prostoru zvaném šachta nebo někdy "výtahová dráha". V minulosti byly mechanismy pohonu výtahů poháněny parními a vodními hydraulickými písty. V "trakčním" výtahu jsou vozy vytahovány nahoru pomocí valivých ocelových lan přes hluboce drážkovanou kladku, v průmyslu běžně nazývanou kladka. Hmotnost vozu je vyvažována protizávažím. Někdy se dva výtahy pohybují vždy synchronně v opačných směrech a jsou si navzájem protizávažím.

Tření mezi lany a kladkou zajišťuje trakci, podle které je tento typ výtahu pojmenován.

Hydraulické výtahy využívají principy hydrauliky (ve smyslu hydraulické síly) ke zvýšení tlaku v nadzemním nebo pozemním pístu, který zvedá a spouští vozidlo. Lanové hydraulické výtahy využívají ke zvedání a spouštění vozů kombinaci lan a hydraulické síly. Mezi nejnovější inovace patří motory s permanentními zemními magnety, bezkolejnicové stroje bez strojovny a mikroprocesorové řízení.

Technologie použitá v nových instalacích závisí na řadě faktorů. Hydraulické výtahy jsou levnější, ale instalace válců větších než určitá délka se stává nepraktickou pro velmi vysoké výtahy. U budov o hodně vyšších než sedm pater je třeba místo nich použít trakční výtahy. Hydraulické výtahy jsou obvykle pomalejší než trakční výtahy.

Výtahy jsou vhodné pro hromadné přizpůsobení. Hromadná výroba komponentů přináší úspory, ale každá budova má své vlastní požadavky, jako je různý počet podlaží, rozměry šachty a způsob používání.

Výtahové dveře

Dveře výtahu chrání cestující před přimáčknutím mezi kabinou a podlahou. Nejběžnější konfigurací jsou dva panely, které se uprostřed stýkají a otevírají se do stran. V kaskádovém uspořádání (potenciálně umožňujícím širší vstupy v omezeném prostoru) se dveře pohybují po nezávislých kolejnicích, takže při otevření jsou zastrčeny za sebou a při zavření tvoří kaskádové vrstvy na jedné straně. To může být nakonfigurováno tak, že dvě sady takových kaskádových dveří fungují jako výše popsané dveře otevírané uprostřed, což umožňuje velmi širokou kabinu výtahu. V levnějších instalacích může výtah používat také jedny velké "deskové" dveře: jednokřídlé dveře o šířce dveřního otvoru, které se otevírají doleva nebo doprava do stran.

Bez strojovny (MRL)

Obecné

Všechny výtahy, ať už trakční nebo hydraulické, vyžadují strojovnu pro uložení velkých elektromotorů (nebo hydraulických čerpadel) a řídicí skříň. Tato místnost je umístěna nad nebo pod výtahovou dráhou (nebo pouze pod ní, u hydraulických výtahů) a může obsahovat strojní zařízení pro jeden nebo skupinu výtahů. Moderní trakční motory, které se mohou pochlubit pohonem bez převodovky a permanentními magnety, mohou být kompaktnější a účinnější; elektronické mikroprocesory nahradily mechanická relé. V důsledku toho lze trakční výtahy stavět bez vyhrazené místnosti nad šachtou, což šetří cenný prostor při plánování budov.

Nová konstrukce výtahu představuje odklon od tradičního smyčkového vedení trakčního lana přes vrchol trakčních výtahů. Konce lan jsou upevněny k nosné konstrukci a délka lana je spojena s kabinou a protizávažím pomocí systému složených kladek, které násobí sílu a šetří energii. Výtahy bez strojovny se staly vítanou alternativou ke starším hydraulickým výtahům pro nízké a středně vysoké budovy.

Finská výtahářská společnost Kone poprvé vyvinula výtah bez strojovny v roce 1996.

Výhody z ekologického hlediska

• vytváří více využitelného prostoru
• spotřebovává méně energie (o 70-80 % méně než hydraulické výtahy).
• nepoužívá olej
• všechny komponenty jsou nad zemí

---Tím se odstraní obavy o životní prostředí, které vznikly uložením hydraulického válce pod zemí.

Další výhody

• mnohem nižší náklady než u jiných výtahů
• kvalita jízdy je lepší díky trakci bez převodovky
• pracuje při vyšších rychlostech než hydraulika.

Fakta

• Hladina hluku je 50-55 dBA (A-vážené decibely), což je mnohem méně než u jiných typů výtahů.
• Obvykle se používá pro nízké až středně vysoké budovy.
• Motorový mechanismus je umístěn v samotné výtahové dráze.
• USA přijímaly výtah MRL pomalu kvůli předpisům.

---národní a místní stavební předpisy neřešily výtahy bez strojoven

 

Historie

První zmínka o výtahu se objevuje v díle římského architekta Vitruvia, který uvádí, že Archimedes postavil první výtah pravděpodobně v roce 236 př. n. l. V některých literárních pramenech z pozdějších historických období jsou výtahy zmiňovány jako kabiny na konopném laně a poháněné ručně nebo zvířaty. Předpokládá se, že výtahy tohoto typu byly instalovány v sinajském klášteře v Egyptě. V 17. století se prototypy výtahů nacházely v palácových budovách v Anglii a Francii.

V roce 1852 představil Elisha Otis bezpečnostní výtah, který zabránil pádu kabiny v případě přetržení lana. Konstrukce Otisova bezpečnostního výtahu je do jisté míry podobná jednomu typu, který se používá dodnes. Zařízení regulátoru sepne vroubkovaný váleček (válečky) a zablokuje výtah na jeho vodítkách, pokud se výtah pohybuje nadměrnou rychlostí. Předvedl jej na newyorské výstavě v Křišťálovém paláci v roce 1854.

V roce 1874 si J. W. Meaker nechal patentovat metodu, která umožňovala bezpečné otevírání a zavírání výtahových dveří.

První elektrický výtah sestrojil německý inženýr Werner von Siemens v roce 1880.

V roce 1882, kdy byla hydraulická energie již dobře zavedenou technologií, byla založena společnost s pozdějším názvem London Hydraulic Power Company. Vybudovala síť vysokotlakých rozvodů na obou březích Temže, která nakonec dosáhla délky 184 mil a poháněla přibližně 8 000 strojů, převážně výtahů a jeřábů.

V roce 1929 vytvořil Clarence Conrad Crispen se společností Inclinator Company of America první obytný výtah. Crispen také vynalezl první šikmý schodišťový výtah. ^{http://inclinator.}com/about-inclinator.asp

 

Bezpečnost výtahů

Pneumatické vakuové výtahy

Pneumatické nebo "vakuové" výtahy fungují bez kabelů a lze je instalovat snadněji a rychleji než jejich alternativy, protože jejich skříň se skládá z prefabrikovaných dílů, které jsou podstatně užší než běžné výtahové šachty. Tyto sekce jsou často průhledné a umožňují cestujícím výhled v rozsahu téměř 360°.

Lanové výtahy

Statisticky jsou výtahy velmi bezpečné. Jejich bezpečnostní výsledky jsou nepřekonatelné u jakéhokoli jiného dopravního systému. V roce 1998 se odhadovalo, že přibližně osm setin procenta (1 z 12 milionů) jízd výtahem mělo za následek nějakou anomálii, přičemž v naprosté většině případů se jednalo o drobné závady, jako je například neotevření dveří. Z praktického hlediska neexistují případy, kdy by výtah prostě volně padal a zabil cestující uvnitř; z 20 až 30 úmrtí ve výtahu ročně jich většina souvisí s údržbou - například technici se příliš naklánějí do šachty nebo se zachytí mezi pohybujícími se částmi, a většina ostatních se připisuje snadno odvratitelným nehodám, jako je například to, že lidé naslepo vstoupí do dveří, které se otevírají do prázdných šachet, nebo se uškrtí šálami zachycenými ve dveřích. Před teroristickými útoky z 11. září se jediný známý případ volného pádu v moderním lanovém výtahu stal v roce 1945, kdy bombardér B-25 narazil v mlze do Empire State Building a přetrhl lana výtahové kabiny, která spadla ze 75. patra až na dno budovy a vážně zranila (i když neusmrtila) jedinou cestující - obsluhu výtahu. Přestože je možné (i když mimořádně nepravděpodobné), že se lano výtahu přetrhne, všechny výtahy v moderní době jsou vybaveny několika bezpečnostními zařízeními, která zabraňují tomu, aby výtah jednoduše spadl a zřítil se. Kabina výtahu je obvykle nesena šesti nebo osmi výtahovými lany, z nichž každé je schopno samo o sobě unést plné zatížení výtahu plus dalších pětadvacet procent hmotnosti. Kromě toho je zde zařízení, které zjišťuje, zda se výtah pohybuje rychleji, než je jeho maximální konstrukční rychlost; pokud se tak stane, zařízení způsobí, že se bronzové brzdové čelisti sevřou podél svislých kolejnic v šachtě, čímž se výtah rychle zastaví, ale ne tak prudce, aby došlo ke zranění. Kromě toho je na dně šachty instalován hydraulický nárazník, který poněkud tlumí případný náraz.

Naposledy došlo k nehodě v moderním lanovém výtahu v dětské nemocnici v Seattlu ve státě Washington 9. října 2007. Jednalo se o výtah ThyssenKrupp ISIS bez strojovny; výtah ISIS používal kevlarová lana ze skleněných vláken namísto běžných opletených ocelových lan, která používají všechny ostatní trakční výtahy. Jeden z výtahů ISIS se uvolnil z lan a sklouzl mezi 6. a 4. patrem; příčinou této nehody byla kevlarová lana. Po této nehodě společnost ThyssenKrupp ukončila výrobu výtahu ISIS a v následujícím roce jej nahradila výtahem Synergy bez strojovny, který používá konvenční pletená ocelová lana, takže je mnohem bezpečnější.

Hydraulické výtahy

Problémy s prvními hydraulickými výtahy v minulosti znamenaly, že výtahy vyrobené před změnou předpisů v roce 1972 byly vystaveny možnému katastrofickému selhání. Předpisy dříve vyžadovaly pouze hydraulické válce s jedním dnem. V případě porušení válce mohlo dojít k nekontrolovanému pádu výtahu. Vzhledem k tomu, že bez tlakové skříně (jak je popsáno níže) není možné systém zcela ověřit, je nutné píst pro jeho kontrolu vyjmout. Náklady na demontáž pístu jsou takové, že nemá ekonomický smysl znovu instalovat starou láhev; proto je nutné láhev vyměnit a instalovat nový píst.^[] Dalším řešením ochrany proti vyhoření válce je instalace "záchranného pláště". Jedná se o zařízení, které se v případě nadměrné rychlosti směrem dolů upne na válec a zastaví vůz. Toto zařízení je v některých částech světa známé také jako Rupture Valve.

Kromě obav o bezpečnost starších hydraulických výtahů existuje riziko úniku hydraulického oleje do vodonosné vrstvy a potenciální kontaminace životního prostředí. To vedlo k zavedení PVC vložek (plášťů) kolem hydraulických válců, jejichž neporušenost lze monitorovat.

Nedávné inovace inverzních hydraulických zvedáků v posledním desetiletí odstranily nákladný proces vrtání země pro instalaci vrtného zvedáku. Tím se také eliminuje hrozba koroze systému a zvyšuje se bezpečnost.

 

Typy zvedacích mechanismů

Existují nejméně čtyři způsoby pohybu výtahu:

Trakční výtahy

• Trakční výtahy s převodovkou a bez převodovky

Trakční stroje s převodovkou jsou poháněny střídavými nebo stejnosměrnými elektromotory. Převodové stroje využívají šnekové převody k řízení mechanického pohybu výtahových vozů "převalováním" ocelových zdvihacích lan přes hnací kladku, která je připojena k převodovce poháněné vysokorychlostním motorem. Tyto stroje jsou obecně nejlepší volbou pro použití v suterénu nebo v závěsné trakci pro rychlosti do 2,5 m/s (500 ft/min).

Bezpřevodové trakční stroje jsou nízkootáčkové (nízké otáčky) elektromotory s vysokým točivým momentem napájené střídavým nebo stejnosměrným proudem. V tomto případě je hnací kladka přímo připojena ke konci motoru. Bezpřevodové trakční výtahy mohou dosahovat rychlostí až 10 m/s (2 000 stop/min) nebo i vyšších. Mezi motorem a hnací kladkou (nebo převodovkou) je namontována brzda, která udržuje výtah v klidu na podlaze. Tato brzda je obvykle vnějšího bubnového typu a je poháněna silou pružiny a udržována elektricky; výpadek proudu způsobí, že se brzda sepne a zabrání pádu výtahu (viz vlastní bezpečnost a bezpečnostní technika).

V každém případě jsou lana připevněna k závěsné desce na horní straně kabiny nebo mohou být "podvěšena" pod kabinou a poté smyčkou přes hnací kladku k protizávaží připevněnému na opačném konci lan, které snižuje množství energie potřebné k pohybu kabiny. Protizávaží je umístěno v dráze kladkostroje a jezdí po samostatném kolejnicovém systému; když vůz jede nahoru, protizávaží jede dolů a naopak. Tato činnost je poháněna trakčním strojem, který je řízen řídicí jednotkou, obvykle reléovou logikou nebo počítačovým zařízením, které řídí rozjezd, zrychlení, zpomalení a zastavení kabiny výtahu. Hmotnost protizávaží se obvykle rovná hmotnosti kabiny výtahu plus 40-50 % nosnosti výtahu. Drážky v hnací kladce jsou speciálně navrženy tak, aby se zabránilo prokluzování kabelů. "Trakci" lana zajišťuje sevření drážek v kladce, odtud také název. Jak lana stárnou a trakční drážky se opotřebovávají, dochází ke ztrátě trakce a lana se musí vyměnit a kladka opravit nebo vyměnit.

Výtahy s dráhou delší než 30 m mají systém zvaný kompenzace. Jedná se o samostatnou sadu lan nebo řetězů připevněných ke spodní části protizávaží a ke spodní části kabiny výtahu. To usnadňuje ovládání výtahu, protože kompenzuje rozdílnou hmotnost kabelů mezi kladkostrojem a kabinou. Pokud je kabina výtahu v horní části dráhy výtahu, je krátká délka kabelu výtahu nad kabinou a dlouhá délka kompenzačního kabelu pod kabinou a naopak u protizávaží. Pokud kompenzační systém používá lana, bude v jámě pod výtahem další kladka, která bude lana vést. Pokud kompenzační systém používá řetězy, je řetěz veden lištou namontovanou mezi kolejnicemi protizávaží.

Hydraulické výtahy

• Konvenční hydraulické výtahy. Používají podzemní válec, jsou poměrně běžné pro nízkopodlažní budovy o 2-7 podlažích a dosahují rychlosti až 200 stop za minutu (1 metr za sekundu).
• Bezotvorové hydraulické výtahy byly vyvinuty v 70. letech 20. století a používají dvojici nadzemních válců, což je praktické pro ekologicky nebo nákladově citlivé budovy o 2, 3 nebo 4 podlažích.
• Lanové hydraulické výtahy využívají jak nadzemní válce, tak lanový systém, který kombinuje univerzálnost nadzemní hydrauliky se spolehlivostí bezotvorové hydrauliky, přestože mohou obsluhovat až 8-10 pater.

Stoupací výtah

Šplhací výtah je samovýtah s vlastním pohonem. Pohon může být elektrický nebo spalovací. Šplhací výtahy se používají na stožárech nebo věžích, aby se usnadnil přístup k částem těchto konstrukcí, například k letovým bezpečnostním svítidlům za účelem údržby. Příkladem mohou být věže Moonlight Towers v texaském Austinu, kde výtah pojme pouze jednu osobu a zařízení pro údržbu.

Nouzový provoz (EPR)

Mnoho výtahů je nyní vybaveno systémy nouzového napájení, které umožňují použití výtahu v případě výpadku proudu a zabraňují uvíznutí osob ve výtahu.

Trakční výtahy

Při výpadku napájení trakčního výtahového systému se všechny výtahy nejprve zastaví. Každý vůz ve skupině se postupně vrátí do patra haly, otevře dveře a zastaví se. Osoby ve zbývajících výtazích mohou vidět světelný indikátor nebo slyšet hlasové hlášení, které je informuje, že se výtah brzy vrátí do haly. Po úspěšném návratu všech vozů systém automaticky vybere jeden nebo více vozů, které budou použity pro běžný provoz, a tyto vozy se vrátí do provozu. Kabinu (kabiny) vybranou (vybrané) pro provoz v nouzovém režimu lze ručně zrušit klíčem nebo páskovým spínačem ve vestibulu. Aby se zabránilo uvíznutí, systém při zjištění nedostatku energie přistaví běžící vozy do haly nebo nejbližšího patra, otevře dveře a vypne je.

Hydraulické výtahy

U hydraulických výtahů nouzové napájení spustí výtahy na nejnižší podestu a otevře dveře, aby cestující mohli vystoupit. Dveře se pak po nastavitelné době zavřou a kabina zůstane nepoužitelná, dokud se neresetuje, obvykle přepnutím hlavního vypínače výtahu. Obvykle se hydraulické výtahy kvůli vysokému odběru proudu při spouštění motoru čerpadla nespouštějí pomocí standardních systémů nouzového napájení. Budovy, jako jsou nemocnice a domovy důchodců, obvykle dimenzují své nouzové generátory tak, aby vyhovovaly tomuto odběru. Stále častější používání spouštěčů motorů s omezením proudu, běžně známých jako stykače "Soft-Start", však tomuto problému do značné míry předchází a odběr proudu motoru čerpadla je méně omezující.

 

Komfortní funkce výtahu

Výtahy mohou být vybaveny mluvícím zařízením jako pomůckou pro nevidomé. Kromě oznámení o příjezdu do patra počítač oznamuje směr jízdy a upozorňuje cestující před zavřením dveří.

Kromě tlačítek pro přivolání jsou výtahy obvykle vybaveny ukazateli podlaží (často osvětlenými LED diodami) a směrovými svítilnami. Ty jsou téměř univerzální v interiérech kabin s více než dvěma zastávkami a mohou se nacházet i mimo výtahy v jednom nebo více patrech. Podlahové ukazatele mohou být tvořeny číselníkem s otočnou ručičkou, ale nejběžnější jsou typy s postupně svítícími podlahovými ukazateli nebo LCD displeji. Stejně tak je změna podlaží nebo příjezd do patra v závislosti na výtahu signalizován zvukem.

Směrové svítilny se také nacházejí uvnitř i vně výtahových vozů, ale vždy by měly být viditelné zvenčí, protože jejich hlavním účelem je pomoci lidem rozhodnout se, zda nastoupit do výtahu. Pokud někdo, kdo čeká na výtah, chce jet nahoru, ale jako první přijede vůz, který ukazuje, že jede dolů, může se rozhodnout, že do výtahu nenastoupí. Pokud osoba čeká, pak člověk stejně přestane jezdit nahoru. Ukazatele směru jsou někdy vyleptány šipkami nebo mají tvar šipek a/nebo používají konvenci, že ten, který svítí červeně, znamená "dolů" a zelený "nahoru". Vzhledem k tomu, že barevná konvence je často podkopávána nebo překonávána systémy, které se na ni neodvolávají, používá se obvykle pouze ve spojení s dalšími rozlišovacími faktory. Příkladem místa, jehož výtahy používají k rozlišení směrů pouze barevnou konvenci, je Muzeum současného umění v Chicagu, kde lze jediný kruh nastavit tak, aby svítil zeleně pro "nahoru" a červeně pro "dolů". Někdy je třeba směry odvodit podle vzájemné polohy ukazatelů.

Kromě svítilen je většina výtahů vybavena zvoněním, které signalizuje, zda výtah jede nahoru nebo dolů, a to buď před otevřením dveří, nebo po něm, obvykle ve spojení s rozsvícením svítilen. Všeobecně platí, že jeden gong znamená nahoru, dva dolů a žádný neznamená, že je výtah "volný".

Obslužné výtahy observatoří často sdělují další zajímavé skutečnosti, včetně rychlosti výtahu, stopek a aktuální polohy (nadmořské výšky), jako je tomu v případě obslužných výtahů v Tchaj-peji 101.

 
Indikátor podlaží výtahu  

Normy

Mechanická a elektrická konstrukce výtahů se řídí různými normami (tzv. výtahovými předpisy), které mohou být mezinárodní, národní, státní, regionální nebo městské. Zatímco dříve byly mnohé normy normativní a stanovovaly přesná kritéria, která musí být dodržena, v poslední době dochází k posunu směrem k normám více založeným na výkonnosti, kdy je na projektantovi, aby zajistil, že výtah splňuje nebo překračuje normu.

Některé z národních norem pro výtahy zahrnují:

• Austrálie - AS1735
• Kanada - CAN/CSA B44
• Evropa - řada EN 81 (EN 81-1, EN 81-2, EN 81-28, EN 81-70, EN 12015, EN 12016, EN 13015 atd.)
• USA - ASME A17

Protože je výtah součástí budovy, musí také splňovat normy týkající se odolnosti proti zemětřesení, požární normy, pravidla pro elektroinstalaci atd.

Americká národní skupina pro výtahové normy (ANESG) stanovuje normu hmotnosti výtahu na 2200 liber.

Další požadavky týkající se přístupu zdravotně postižených osob mohou být stanoveny zákony nebo předpisy, jako je například zákon o zdravotně postižených osobách.