Winda

Dźwigi panoramiczne

Winda (dźwig szybowy) – urządzenie podnoszące (dźwignica) zainstalowane na stałe, obudowane szybem (zamkniętym lub częściowo otwartym) w konstrukcji żelbetowej, murowanej lub stalowej przeszklonej lub obudowanej innymi materiałami, obsługujące ustalone poziomy, posiadające kabinę, poruszającą się pomiędzy prowadnicami, których pochylenie w stosunku do pionu wynosi mniej niż 15 stopni, służące do transportu osób lub towarów lub też samochodów.

Składa się z kabiny lub klatki, rzadziej z otwartej platformy, i zwykle porusza się w szybie, wewnątrz budynku lub innej konstrukcji. Kabina podnoszona jest za pomocą cięgnika-wciągarki umieszczonego w maszynowni w górnej części szybu lub przez dźwignik (najczęściej hydrauliczny) umieszczony na dnie szybu.

Historia wind

Historyczna winda Santa Justa w Lizbonie

Początki rozwiązań technicznych przypominających dźwig sięgają już czasów starożytnych Rzymian. Ze źródeł historycznych wiadomo, że stosowano takie urządzenia w Pałacu Nerona, jak również w Koloseum w roku ok. 50 n.e., gdzie zastosowano ok. 20 takich maszyn. Konstrukcja tych dźwigów posiadała przeciwwagę, która podniesiona na pewną wysokość stanowiła po jej zwolnieniu siłę napędową urządzeń. Dźwigi dodatkowo były poprzez odpowiednie olinowanie połączone w jeden mechanizm dający możliwość jednoczesnego wjazdu na arenę 20 gladiatorów.

Przez wieki stosowano różne rozwiązania urządzeń dźwigowych napędzane siłą ludzkich mięśni lub wykorzystując zwierzęta pociągowe. Z reguły były to rozwiązania bazujące na wykorzystaniu maszyn prostych, głównie wielokrążków. Choć już wtedy wykorzystuje się element przeciwwagi. Prawdziwy przełom przynosi wynalazek silnika parowego. Pojawia się szereg rozwiązań napędzanych pasami transmisyjnymi i wyposażonych w przekładnie zębate.

Sprawnie funkcjonujący dźwig osobowy wynalazł Elisha Otis pochodzący z Nowego Jorku. Do rozreklamowania go wykorzystał Wystawę Światową otwartą w Nowym Jorku w 1853 roku. Pierwszy dźwig osobowy zainstalowano w 1857 r. W 1880 r. Werner von Siemens dołączył do konstrukcji windy silnik elektryczny.
Pierwsze windy towarowe służyły w kopalniach do wydobywania urobku, bądź pracowników na powierzchnię. Jeszcze do niedawna windy można było spotkać tylko w tych budynkach mieszkalnych, które miały co najmniej 5 pięter. Jednak obecnie windy instaluje się również w niższych budynkach (niekiedy nawet dwupiętrowych).

Obecnie stosuje się rozwiązania z napędem elektrycznym oraz hydraulicznym, rzadziej śrubowym. Popularność uzyskują również rozwiązania tzw. dźwigów bez maszynowni, które nie wymagają oddzielnego pomieszczenia maszynowni poza szybem dźwigowym. Są to urządzenia, których wszystkie elementy zostały umieszczone wewnątrz szybu dźwigowego.

Podział dźwigów

Układ sterujący windy

Podział dźwigów ze względu na ich zastosowanie

• osobowe (w tym dźwigi dla osób niepełnosprawnych)
• osobowo-towarowe
• dźwigi towarowe
  • małe dźwigi towarowe (tzw. kuchenne)
  • do transportu pojazdów mechanicznych
• szpitalne
• teatralne
• specjalne

Podział dźwigów ze względu na rodzaj napędu

Zespół napędowy dźwigu składający się z reduktora R-4 z kołem ciernym produkcji ZUD Warszawa i silnika SBJDCe firmy "Celma" Cieszyn

• elektryczne nazywane również linowymi (napęd realizowany wciągarką napędzaną silnikiem elektrycznym)
  • bębnowe (napęd realizowany poprzez nawijane cięgna na bęben)
  • cierne – napęd realizowany poprzez sprzężenie cierne pomiędzy cięgnem, a kołem ciernym zespołu napędowego;
    • z przeciwwagą, stosowaną w celu zwiększenia efektywności energetycznej
    • bez przeciwwagi
• hydrauliczne (napęd realizowany pompą hydrauliczną)
  • w zależności od rodzaju przeniesienia napędu:
    • z napędem bezpośrednim (z cylindrem pojedynczym lub teleskopowym)
    • z napędem pośrednim (nurnik lub cylinder połączony jest pośrednio z kabiną, bądź ramą poprzez cięgna nośne, tj. liny i łańcuchy)
  • w zależności od rozmieszczenia siłowników
    • centralne
    • boczne
  • przy większych udźwigach stosuje się więcej siłowników w układzie symetrycznym lub asymetrycznym.

Z innych rozwiązań wykorzystujących inne rozwiązanie napędu wyróżnia się:

• dźwigi zębatkowe
• dźwigi śrubowe

Z punktu widzenia podziału dźwignic, dźwigi elektryczne zaliczamy do cięgników, natomiast dźwigi hydrauliczne, zębatkowe i śrubowe do dźwigników.

Podział dźwigów ze względu na typ napędu elektrycznego

• napędy sterowane
  • z silnikiem jednobiegowym AC1 oraz reduktorem ślimakowym: prędkości – od 0,1 do 0,5m/s;
  • z silnikiem dwubiegowym AC2 oraz reduktorem ślimakowym: prędkości – od 0,5 do 1 m/s;
• napędy regulowane
  • z silnikiem jednobiegowym oraz reduktorem ślimakowym i przemiennikiem częstotliwości bez enkodera VVVF : prędkości – od 0,5 do 1 m/s;
  • ze średnioobrotowym silnikiem prądu stałego, sterowany układem Ward Leonarda z tachogeneratorem oraz reduktorem ślimakowym : prędkości – od 1 do 1,7m/s;
  • z wolnoobrotowym silnikiem prądu stałego z układem Ward Leonarda albo SCR, bez reduktora z tachogeneratorem: prędkości – od 2,5 do 12m/s;
  • z indukcyjnym silnikiem dwubiegowym z enkoderem, oraz reduktorem ślimakowym albo planetarnym i regulatorem napięcia ACVV : prędkości – od 0,5 do 2,5m/s;
  • z silnikiem jednobiegowym z enkoderem, oraz reduktorem ślimakowym albo planetarnym i przemiennikiem VVVF: prędkości – od 1 do 3,5m/s;
  • z silnikiem jednobiegowym z enkoderem oraz przekładnią paskową i przemiennikiem VVVF: prędkości – od 1 do 4m/s;
  • z wolnoobrotowym silnikiem synchronicznym: prędkości – od 1 do 4m/s;
  • z wolnoobrotowym silnikiem synchronicznym z enkoderem: prędkości – od 0,3 do 15 m/s;
  • z wolnoobrotowym silnikiem asynchronicznym z enkoderem: prędkości – od 1 do 15 m/s.

Podział dźwigów ze względu na konstrukcję kabiny

• dźwigi jednokabinowe – najpowszechniej stosowane
• dźwigi dwukabinowe – stosowane w wieżowcach; obsługują jednocześnie dwie kondygnacje;

Ze względu na konstrukcję szybu

• dźwigi z maszynownią lub linownią
  • maszynownia górną, dolną lub boczną
• bez maszynowni
• dźwigi panoramiczne (szyb otwarty)

Odrębną kategorię urządzeń o takiej samej zasadzie działania, lecz stosowanych w przemyśle wydobywczym, czy budowlanym stanowią wyciągi (choć wcześniej to określenie stosowano również do dźwigów). W budownictwie funkcjonuje również określenie dźwigi budowlane. Poza tym odrębnym typem urządzeń są dźwigi pochyłe, czy dźwigi okrężne pracujące na zasadzie przenośnika.

Ze względu na sterowanie

• korbowe
• przestawne
• zbiorcze

Sterowanie dźwigami

Najstarszym sposobem sterowania dźwigiem jest system korbowy. Jego głównym elementem jest manipulator zwany korbą, przestawiany między trzema pozycjami: do góry, stop, w dół. Uruchomienie jazdy polega po prostu na wybraniu korbą odpowiedniego kierunku. Dokładność zatrzymania na przystanku zależy od wprawy operatora. To w czasach dźwigów sterowanych korbą pojawił się zawód windziarza.

Następnym krokiem było wprowadzenie sterowania przestawnego. Dźwig o sterowaniu przestawnym jest automatem w teoretycznym sensie, jednak ergonomia jego obsługi jest niezadowalająca. Dźwigi o takim sterowaniu pojawiły się w latach 20. XX wieku i były instalowane do początku lat 70. XX wieku. Wiele z nich funkcjonuje do dziś. W systemie przestawnym obowiązuje zasada, że winda może zrealizować tylko jedno polecenie w danym czasie.

Przykładowy scenariusz działania dźwigu o sterowaniu przestawnym wygląda następująco:
Pasażer naciska przycisk przywołania dźwigu. Dźwig rusza do jego przystanku. W przyciskach wezwań na wszystkich piętrach zapala się lampka, co nie oznacza, że dźwig właśnie tam przyjedzie, tylko że dźwig jest w użyciu i nie będzie w tym czasie reagował na inne wezwania. Gdy dźwig przyjedzie na piętro, skąd został wezwany, pasażer otwiera drzwi i wchodzi do kabiny, naciskając na ruchomą podłogę. Styk ruchomej podłogi powoduje, że dźwig od tego momentu reaguje wyłącznie na dyspozycje z kabiny. Pasażer naciska przycisk piętra docelowego i dźwig rusza na to piętro. Pasażer może wybrać tylko jedno piętro, wciskanie większej ilości przycisków nie daje żadnego rezultatu. Kiedy pasażer wysiądzie z windy, zwolni ruchomą podłogę i winda będzie mogła ponownie reagować na wezwania z pięter.

Wadą tego rozwiązania jest to, że winda jadąc w danym kierunku z pasażerem w środku, nie może zabrać innego pasażera "po drodze". Wszyscy pasażerowie muszą czekać, aż winda zakończy swój dotychczasowy kurs. Wówczas obowiązuje zasada "kto pierwszy, ten lepszy", tzn. windę przywoła ten, kto pierwszy wciśnie swój przycisk po zgaśnięciu lampki w przycisku. Podobnie, jeśli do kabiny wsiądzie kilka osób jadących na różne piętra, wówczas trzeba najpierw wcisnąć przycisk od najniższego piętra, na którym ktoś wysiada, następnie gdy ta osoba wysiądzie, przycisk od następnego piętra, itd. Jak widać, ergonomia tego rozwiązania jest niezadowalająca.

Windę ze sterowaniem przestawnym można rozpoznać po braku lampek w kabinowej kasecie przycisków, ruchomej podłodze oraz lampkach w przyciskach piętrowych świecących się, ilekroć winda jest w ruchu.

Sterowanie zbiorcze rozwiązało wady sterowania przestawnego. Nastąpiło to przez zastosowanie pamięci, która gromadzi polecenia od pasażerów – wezwania i dyspozycje. Realizacja wezwań następuje asynchronicznie w stosunku do ich napływu, według odpowiedniego programu. W systemie sterowania zbiorczego lampka w przycisku sygnalizuje, że system przyjął polecenie do wykonania i gaśnie, kiedy dane polecenie zostanie zrealizowane. Pasażerowie mogą jednocześnie wzywać windę na wielu piętrach lub zadysponować zatrzymanie na wielu przystankach i winda zrealizuje te polecenia według swojego programu, m.in. może zatrzymać się po drodze i zabrać pasażera, o ile zamierza jechać w tym samym kierunku.
W polskich blokach mieszkalnych montowano windy z uproszczonym sterowaniem zbiorczym pod nazwą sterowanie zbiorcze w dół. Natomiast w budynkach biurowych montowano windy z pełnym sterowaniem zbiorczym w obie strony i systemem centralnych wezwań (jeden przycisk na piętrze wzywa jedną z kilku kabin).

Przepisy prawne i normy

Odnośnie dźwigów w Polsce obowiązująca jest:

• dyrektywa unijna 95/16/WE „z 29 czerwca 1995 roku w sprawie zbliżenia praw państw członkowskich dotyczących dźwigów”, zwana również dyrektywą dźwigową
• Rozporządzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 22 maja 2003 r. w sprawie zasadniczych wymagań dla dźwigów i ich elementów bezpieczeństwa (nieobowiązujące) Dz. U. z 2003 r. Nr 117, poz. 1107
• Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 8 grudnia 2005 r. w sprawie zasadniczych wymagań dla dźwigów i ich elementów bezpieczeństwa Dz. U. z 2005 r. Nr 263, poz. 2198
• Rozporządzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29 października 2003 r. w sprawie warunków technicznych dozoru technicznego w zakresie eksploatacji niektórych urządzeń transportu bliskiego Dz. U. z 2003 r. Nr 193, poz. 1890

Zgodnie z ostatnim rozporządzeniem instytucją powołaną do inspekcji dźwigów jest Urząd Dozoru Technicznego.

Niezależnie od przepisów prawnych dźwigi objęte są normami zharmonizowanymi z dyrektywą dźwigową:

• PN-EN 81-1:2002 – Przepisy bezpieczeństwa dotyczące budowy i instalowania dźwigów -- Część 1: Dźwigi elektryczne
• PN-EN 81-2:2002 – Przepisy bezpieczeństwa dotyczące budowy i instalowania dźwigów -- Część 2: Dźwigi hydrauliczne
• PN-EN 81-21:2009 – Przepisy bezpieczeństwa dotyczące budowy i instalowania dźwigów -- Dźwigi przeznaczone do transportu osób i towarów -- Część 21: Nowe dźwigi osobowe i towarowe w istniejących budynkach
• PN-EN 81-28:2004 – Przepisy bezpieczeństwa dotyczące budowy i instalowania dźwigów -- Dźwigi osobowe i towarowe -- Część 28: Zdalne alarmowanie w dźwigach osobowych i towarowych
• PN-EN 81-58:2005 – Przepisy bezpieczeństwa dotyczące budowy i instalowania dźwigów -- Badania i próby -- Część 58: Próba odporności ogniowej drzwi przystankowych
• PN-EN 81-70:2005 – Przepisy bezpieczeństwa dotyczące budowy i instalowania dźwigów -- Szczególne zastosowania dźwigów osobowych i towarowych -- Część 70: Dostępność dźwigów dla osób, w tym osób niepełnosprawnych
• PN-EN 81-71:2005 – Przepisy bezpieczeństwa dotyczące budowy i instalowania dźwigów -- Szczególne zastosowania dźwigów osobowych i towarowych -- Część 71: Dźwigi odporne na wandalizm
• PN-EN 81-72:2005 – Przepisy bezpieczeństwa dotyczące budowy i instalowania dźwigów -- Szczególne zastosowania dźwigów osobowych i towarowych -- Część 72: Dźwigi dla straży pożarnej
• PN-EN 81-73:2006 – Przepisy bezpieczeństwa dotyczące budowy i instalowania dźwigów -- Szczególne zastosowania dźwigów osobowych i towarowych -- Część 73: Funkcjonowanie dźwigów w przypadku pożaru
• PN-EN 12016:2006 – Kompatybilność elektromagnetyczna -- Dźwigi, schody i chodniki ruchome – Odporność
• PN-EN 12385-3:2007 – Liny stalowe -- Bezpieczeństwo -- Część 3: Informacje dotyczące stosowania i konserwacji
• PN-EN 12385-5:2004 – Liny stalowe -- Bezpieczeństwo -- Część 5: Liny splotkowe dla dźwigów
• PN-EN 13015:2003 – Konserwacja dźwigów i schodów ruchomych -- Zasady opracowywania instrukcji konserwacji
• PN-EN 13411-7:2007 – Zakończenia lin stalowych -- Bezpieczeństwo -- Część 7: Zacisk sercówkowy symetryczny

Poza tym normy niezharmonizowane z dyrektywą:

• PN-EN 81-3:2002 – Przepisy bezpieczeństwa dotyczące budowy i instalowania dźwigów -- Część 3: Dźwigi towarowe małe elektryczne i hydrauliczne
• PN-EN 81-80:2005 – Przepisy bezpieczeństwa dotyczące budowy i instalowania dźwigów -- Dźwigi użytkowane -- Część 80: Zasady poprawy bezpieczeństwa użytkowanych dźwigów osobowych i towarowych
• PN-ISO 4190-2:1996 – Urządzenia dźwigowe -- Dźwigi klasy IV
• PN-ISO 4190-3:1998 – Dźwigi -- Dźwigi towarowe małe klasy V
• PN-ISO 4190-5:1995 – Dźwigi -- Urządzenia do sterowania, sygnalizacji i wyposażenie dodatkowe
• PN-ISO 4190-6:1997 – Dźwigi -- Dźwigi osobowe instalowane w budynkach mieszkalnych -- Planowanie i dobór
• PN-ISO 7465:2000 – Dźwigi osobowe i towarowe małe -- Prowadnice kabinowe i przeciwwagowe -- Typ-T
• PN-M-45015:1989 – Technika bezpieczeństwa -- Dźwigi elektryczne -- Obliczenia lin, łańcuchów i tarcz ciernych
• PN-M-45040:1997 – Dźwigi -- Dźwigi elektryczne -- Terminologia
• PN-M-45043:1997 – Dźwigi -- Klasyfikacja
• PN-W-52502:1993 – Dźwigi osobowe na statkach -- Wymagania

Zobacz też

• dźwig okrężny (paternoster)
• Winda fałowa
• Winda kosmiczna
• Winda kotwiczna
• Winda parowa
• Winda rowerowa

Linki zewnętrzne

• Opis zasady działania typowego dźwigu wraz z poglądowymi rysunkami i animacjami (ang.)