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Die
Erfindung betrifft ein Zugmittel mit mindestens zwei Einzelseilen,
insbesondere für eine Aufzugsanlage, wobei das Zugmittel
durch eine Traktionsscheibe mit Rillen antreibbar ist sowie eine
Aufzugsanlage mit einem Zugmittel.
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Zugmittel
für Aufzugsanlagen sind an sich bekannt. Es werden häufig
Seile, aber auch Riemen eingesetzt, wobei als Riemen sowohl Flachriemen als
auch Keilrippenriemen oder auch Zahnriemen Verwendung finden.
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Bei
Seilen als Zugmittel ist jedem einzelnen Seil eindeutig eine eigene
Seilnut auf der Traktionsscheibe zugeordnet. Dabei taucht jedes
Seil zumindest zum Teil seines Durchmessers in die dazugehörige
Seilnut ein. Jedes einzelne Seil ist ein eigenständiges
Zugelement und kann auch einzeln betrieben werden. Für
höhere Leistungen können entweder mehrere Seile
parallel eingesetzt werden, oder der Seildurchmesser wird entsprechend
erhöht. Das Einzelseil ist somit nicht nur Zugmittel zur Übertragung der
Zugkräfte, sondern ist auch direkt an der Übertragung
der Traktionskräfte beteiligt.
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Seile
haben gegenüber der Riementechnik den Vorteil, dass die
Kraft unmittelbar von der Traktionsscheibe auf die Seile übertragbar
ist.
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Bei
der Riementechnik liegt zwischen den eigentlichen Zugträgern
und der Traktionsscheibe noch das verbindende Elastomermaterial.
Bei der Verwendung von Riemen sind immer mehrere nebeneinander liegende
Seile als Zugelemente in einem gemeinsamen Riemenkörper
eingebettet. Die Riemen sind grundsätzlich deutlich breiter
als hoch, um einen stabilen Riemenlauf auf der Scheibe zu gewährleisten.
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Die
Zugelemente sind dabei vollständig mit dem Grundmaterial
des Riemenkörpers umhüllt und die Ebene der Zugelemente
liegt grundsätzlich oberhalb der Kontaktzone, die der Riemen
mit der entsprechenden Riemenscheibe bildet, wobei beim Zahnriemen
die Riemenverzahnung, bei Keilrippenriemen die elastomeren Keile
und bei Flachriemen direkt die flache Riemenoberfläche
als Kontaktzone betrachtet werden kann.
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Die Übertragung
der Traktionskräfte von der Traktionsscheibe auf das Zugmittel
erfolgt hier über die Reibung zwischen Traktionsscheibe
und Elastomermaterial, wobei die Traktionskräfte dann über Schubspannungen
im Elastomermaterial und den Haftmechanismus zwischen Elastomermaterial
und Zugelementen an die Zugelemente weitergeleitet werden. Die Materialeigenschaften,
vor allem die Scherfestigkeit des Elastomermaterials spielen daher
in diesem Fall eine entscheidende Rolle. Die Krafteinleitung in
die einzelnen Zugelemente erfolgt also mittelbar. Die Zugelemente
selbst sind somit nur zur Übertragung der Zugkräfte
zuständig.
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Für
höhere Leistungen können breitere Riemen oder
Riemen einer höheren Leistungsklasse mit größerer
Riementeilung und stärkeren Zugelementen eingesetzt werden.
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Die
EP 1 396 458 A2 beschreibt
eine Aufzugseinrichtung, bei der als Zugmittel ein mit Festigkeitsträgern
verstärkter Flachriemen aus elastomeren Material verwendet
wird. Die
EP 1 555
234 B1 zeigt eine Aufzugsanlage mit einem Keilrippenriemen.
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Riemen
bieten gegenüber den Seilen den Vorteil, dass einerseits
die Handhabung einfacher ist, da nicht einzelne Seile auf korrespondierende
Nuten der Traktionsscheibe aufgelegt werden müssen, und dass
problemlos auch kleine Traktionsscheibendurchmesser einsetzbar sind,
da die eingebetteten Zugträger meist relativ kleine Durchmesser
aufweisen. Außerdem sind Riemen als Zugmittel nahezu wartungsfrei,
da keine Schmierung erforderlich ist.
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Die übertragbare
Kraft ist aber, wie oben bereits geschildert, neben der Reibung
zwischen Traktionsscheibe und Elastomer auch von der Scherfestigkeit
des Elastomers und von der Qualität der Einbettung der
Zugträger im Elastomer, d. h., von der Haftfähigkeit
zwischen Elastomer und Zugträger abhängig. Dabei
nimmt die Bedeutung der Materialeigenschaften des Elastomers mit
zunehmendem Abstand der Zugträger von der Krafteinleitungszone
zu.
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Außerdem
müssen beispielsweise bei Aufzugsanlagen aus Sicherheitsgründen
immer mindestens zwei, in der Regel drei bis fünf Riemen
parallel eingesetzt werden. Dadurch, dass die Riemen eine Vielzahl
von dünnen Einzelseilen enthalten, wird der Riemen im Vergleich
zu einem gleich starken Seil relativ breit. Werden jetzt mehrere
Riemen parallel eingesetzt, sind relativ breite Traktionsscheiben
und Umlenkscheiben erforderlich.
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In
der
EP 1 061 172 B1 ist
ein Kunstfaserseil offenbart, bei dem zwei gegenläufig
geschlagene Seile über einen die Seile umgebenden Elastomermantel
zu einem Zwillingsseil verbunden sind. Zwischen den einzelnen Seilen
ist jeweils eine Art Steg angeordnet, der als Drehmomentenstütze
das Aufdrehen der Seile verhindern soll. Im Betrieb kann es dabei
vorkommen, dass durch unterschiedliches Dehnungsverhalten der einzelnen
Seile eine Relativbewegung der einzelnen Seile zueinander entsteht. Dies
kann dazu führen, dass die Seile aus dem Haftverbund mit
dem umgebenden Elastomermaterial herausgelöst werden, wenn
die Verbindung der Einzelseile als relativ massiver Steg ausgebildet
ist.
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Es
besteht auch die Gefahr, dass bei hohen Aufdrehmomenten der Seile
der Steg zwischen den Seilen bricht.
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Beide
Fälle führen zu einem Versagen des offenbarten
Zwillingsseils.
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Die
EP 1 728 915 offenbart eine
Lehre zur Vermeidung der genannten Schadensfälle, bei der die
Einzelseile quasi durch eine formschlüssige Rastverbindung
miteinander verbunden sind, so dass eine gewisse relative Beweglichkeit
der einzelnen Seile gegeneinander möglich ist.
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Diese
Konstruktion erfordert jedoch aufwändige Fertigungs- und
Montageverfahren.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zugmittel der eingangs
geschilderten Art zu schaffen, das einfach zu handhaben ist, wobei
hohe Zugkräfte übertragbar sind, das Zugmittel
gegenüber der bekannten Riementechnik eine weniger breit bauende
Antriebseinheit ermöglicht und das unempfindlich gegen
Relativbewegungen der Einzelseile zueinander ist.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Zugmittel als Verbundseil
ausgebildet ist, bei dem die parallel liegenden Einzelseile mit
einem ersten Durchmesser mit je einer Elastomerschicht einer vorbestimmten
Dicke zu Zugträgern mit je einem Gesamtdurchmesser ummantelt
sind und die Zugträger durch elastomere Verbinder im wesentlichen über ihre
gesamte Länge miteinander verbunden sind, die Zugträger
jeweils mindestens um 25% ihres Gesamtdurchmessers in die Rillen
der Traktionsscheibe eingreifen und die elastomeren Verbinder derart
ausgebildet sind, dass sie bei Relativbewegungen der Zugträger
gegeneinander so leicht auftrennbar sind, so dass dies die Verbindung
der Einzelseile mit den Elastomerschichten der einzelnen Zugträger
nicht beeinträchtigt.
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Ein
derartiges Verhalten der Verbinder ist beispielsweise durch die
Wahl eines geeigneten Elastomers, aber auch durch eine vorbestimmte,
entsprechend geringe Dicke der Verbinder erreichbar.
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Die
Verbinder dienen als Montagehilfe, da das derart aus einzelnen Zugträgern
verbundene Verbundseil sehr einfach handhabbar ist.
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Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verbundseils
ist, dass durch ein Auftrennen der Verbinder nach der Montage durch
verhältnismäßig geringe Kräfte
der Verbund aus Elastomerbeschichtung und Einzelseilen zu den einzelnen
Zugträgern nicht beeinträchtigt wird. Da ein Verbundseil
im Betrieb quasi wie eine Vielzahl von einzelnen Zugträgern wirkt,
indem die einzelnen Zugträger jeweils zu mindestens 25%
ihres Durchmessers in eine eigene Rille der Traktionsscheiben eingreifen
und daher die Verbinder zur Zugkraft übertragung nur einen
vernachlässigbaren Teil beitragen, behält das
Verbundseil auch bei Auftrennung der Verbinder nach der Montage
seine Funktion uneingeschränkt bei.
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Durch
diese Anordnung lassen sich die Vorteile der Riementechnik mit denen
der Seiltechnik verbinden. Das Verbundseil ist so einfach zu handhaben
und ist annähernd wartungsfrei wie ein Riemen. Aufgrund
der direkt in die Rillen der Traktionsscheibe eingreifenden Zugträger
ist eine hohe Kraftübertragung gegeben. Die Zone der Kraftübertragung
zwischen Traktionsscheibe und Zugmittel liegt direkt in der Eingriffszone.
Durch ihre geringe Dicke ist die Scherfestigkeit der Ummantelung
nur von sehr geringer Bedeutung.
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Es
lassen sich dünne Seile verwenden, so dass geringe Traktionsscheibendurchmesser
und schmale Traktionsscheiben möglich sind. Für
jedes Verbundseil ist nur je ein Verbindungselement zur Anbindung
an die beispielsweise zu hebenden Elemente notwendig.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung liegt die Dicke der Ummantelung
der Einzelseile im Bereich von 0,2–2 mm.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung liegt die Dicke der Ummantelung
der Einzelseile im Bereich von 0,5–1 mm.
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Bei
diesen geringen Dicken der Ummantelung ist diese besonders gering
auf Scherung beansprucht und die übertragbare Zugkraft
dementsprechend hoch.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist das Verhältnis aus
Durchmesser der Einzelseile zur Dicke der Ummantelung u d/u größer
oder gleich 3.
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Die
Dicke der Ummantelung ist dabei im Verhältnis zum Durchmesser
der Einzelseile derart dünn, dass die Eigenschaften der
Ummantelung eine besonders geringe Rolle spielen.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist die Ummantelung aus einem
Elastomer ausgebildet, das sich von dem Elastomer der Verbinderschicht
unterscheidet.
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Durch
die Verwendung verschiedenartiger Elastomere lässt sich
eine besonders große Vielfalt an Materialkombinationen
einsetzen, so dass sich das Verbundseil auf eine große
Anzahl von Einsatzfällen individuell einstellen lässt.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist das Elastomer oder sind die
Elastomere vorzugsweise ein Polyurethan oder Polyurethane.
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Polyurethan
weist sowohl gute Reib- als auch gute Hafteigenschaften auf und
ist relativ unempfindlich gegen Scherung.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung weist die Ummantelung der Einzelseile
eine der Traktionsscheibe zugewandte Außenkontur auf, deren
Querschnitt von einer Teilkreisform abweichend ausgebildet ist.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist der Querschnitt der Außenkontur
trapezförmig ausgebildet.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist der Querschnitt der Außenkontur
quadratisch ausgebildet.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist der Querschnitt der Außenkontur
konisch ausgebildet.
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Die
Ausgestaltung der Querschnitte der Ummantelung in verschiedene Geometrien
hat den Vorteil, dass das Verbundseil damit einer Vielzahl von Traktionsscheibenprofilen
anpassbar ist.
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In
einer weiteren Ausbildung der Erfindung weist jedes Verbundseil
mindestens vier Einzelseile auf.
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Dadurch
ist die Sicherheit gegen Verdrehungen der Verbundseile verbessert,
so dass ein sicherer Einlauf in die Eingriffszone der Traktionsscheibe gewährleistet
ist.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung sind die Einzelseile im Wechsel
zwischen S- und Z-Schlag angeordnet.
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In
einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die Anzahl der Einzelseile
pro Verbundseil gradzahlig.
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Durch
die Verwendung von Seilen abwechselnd in Z- und in S-Schlag ist
die Gefahr von lastabhängigen Verdrehungen besonders gering.
Die Gradzahligkeit verbessert diesen Effekt.
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In
einer weiteren Ausbildung der Erfindung bestehen die Einzelseile
aus Stahl.
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Stahl
vereint eine hohe Zugfestigkeit und Biegewechselfestigkeit mit einer
guten Haftfähigkeit an Elastomeren.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung liegt der Durchmesser der Einzelseile
zwischen 1,5 mm und 8 mm.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung liegt der Durchmesser der Einzelseile
zwischen 1,8 und 5,5 mm.
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In
diesem Durchmesserbereich ist ein besonders gutes Verhältnis
aus minimalem Durchmesser der Traktionsscheibe und hoher Traglast
gegeben.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung sind benachbarte Zugträger
mindestens teilweise in Gruppen zu mindestens zwei Zugträgern
derart zusammengefasst, dass die Zugträgergruppen jeweils
in eine gemeinsame korrespondierende Nut der Traktionsscheiben eingreifen.
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Diese
Anordnung hat den Vorteil, dass das Verbundseil durch den teilweisen
Wegfall der Abstände zwischen den einzelnen Zugträgern
eine weitere Reduktion der Breite der Traktionsscheibe ermöglicht.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung weist die der Traktionsscheibe
abgewandte Seite der Verbundseile eine Abdeckbeschichtung auf.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung weist die der Traktionsscheibe
zugewandte Seite der Verbundseile eine Abdeckbeschichtung auf.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist die Abdeckbeschichtung aus
einem flächigen Textil, beispielsweise einem Gewebe ausgebildet.
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Mit
einer derartigen Beschichtung lässt sich sowohl die Reibung
als auch die Verschleißfestigkeit der Verbundseile verbessern.
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Die
Aufgabe wird weiter dadurch gelöst, dass das Zugmittel
als Verbundseil ausgebildet ist, bei dem die parallel liegenden
Einzelseile mit einem ersten Durchmesser mit je einer Elastomerschicht
einer vorbestimmten Dicke zu Zugträgern mit je einem Gesamtdurchmesser
ummantelt sind, die Zugträger durch elastomere Verbinder
im wesentlichen über ihre gesamte Länge miteinander
verbunden sind, die Zugträger derart in die Nuten der Traktionsscheiben eingreifen,
dass die Eintauchtiefe der Einzelseile der Zugträger in
die Nuten der Traktionsscheiben mindestens 25% des Durchmessers
der Einzelseile beträgt und die elastomeren Verbinder derart
ausgebildet sind, dass sie bei Relativbewegungen der Zugträger
gegeneinander so leicht auftrennbar sind, so dass dies die Verbindung
der Einzelseile mit den Elastomerschichten der einzelnen Zugträger
nicht beeinträchtigt. Die vorteilhaften Weiterbildungen
gemäß der abhängigen Unteransprüche
der Erfindung nach dem Hauptanspruch gestalten selbstverständlich
auch die Lösung der Aufgabe nach dem Nebenanspruch vorteilhaft
aus und sind daher auch auf den Nebenanspruch rückbezogen.
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Der
Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Aufzugsanlage
zu schaffen, deren Zugmittel gegenüber dem genannten Stand
der Technik eine weiter reduzierte Breite der Traktionsscheibe ermöglicht
und bei dem die Eigenschaften von Elastomerwerkstoffen nur eine
untergeordnete Rolle spielen.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Aufzugsanlage ein
Zugmittel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 23
aufweist.
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Eine
derartige Aufzugsanlage hat den Vorteil, dass einerseits die Montage
aufgrund der guten Handhabbarkeit der erfindungsgemäßen
Verbundseile erleichtert ist, andererseits auch keine breit bauende
Zugtrommel erforderlich ist.
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Anhand
der Zeichnung wird nachstehend ein Beispiel der Erfindung näher
erläutert.
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Es
zeigt:
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1 einen
Querschnitt durch einen erfindungsgemäßes Verbundseil,
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2 ein
Verbundseil, dessen Ummantelung der Einzelseile eine von der Kreisform
abweichende Geometrie aufweist und
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3–4 erfindungsgemäße
Verbundseile mit Zugträgergruppen aus jeweils zwei Zugträgern.
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Das
in 1 im Querschnitt gezeigte Verbundseil 1 weist
fünf Einzelseile 2 auf, die jeweils mit einer
Ummantelung 3 aus einem Elastomer ummantelt sind. Die Einzelseile 2 bilden
mit der Ummantelung 3 Zugstränge 4.
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Die
Einzelseile 2 sind mit elastomeren Verbindern 5 untereinander
fest verbunden, wobei die Verbinder 5 bei der Zusammenvulkanisieren
der elastomeren Ummantelung 3 mit den Verbindern 5 und
den Einzelseilen 2 erzeugbar sind.
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In
der 2 ist ein Verbundseil 6 dargestellt, dessen
Ummantelung 3 der Einzelseile 2 eine von der Kreisform
abweichende Geometrie 7 aufweist. Auch hier sind die Zugstränge 4 durch
Verbinder 5 miteinander verbunden. Diese Geometrie 7 verbessert
den Eingriff der Verbundseile 6 in Rillen hier nicht gezeigter
Traktionsscheiben, die ein von der runden Form abweichendes Profil
aufweisen. So können entsprechend gestalteten Verbundseile
ggf. auch auf Traktionsscheiben von Keilrippenriemen eingesetzt werden.
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In
den 3 und 4 sind Verbundseile 8 und 9 dargestellt,
bei denen die Zugstränge 4 zu Zugstranggruppen 10 und 11 mit
jeweils zwei Zugsträngen 4 zusammengefasst und
durch Verbinder 5 aus elastomerem Material miteinander
verbunden sind. Durch die beispielsweise durch Vulkanisation herstellbaren
Verbinder 5 der Zugstranggruppen 7 lassen sich
die Verbundseile 8 und 9 quasi wie ein Riemen
handhaben.
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Dadurch,
dass jeweils zwei Zugstrange 4 zu Zugstranggruppen 10 oder 11 zusammengefasst sind
und damit jeweils ein Verbinder 5 mit dem dazugehörigen
Abstand zwischen den Zugsträngen 4 wegfällt,
ist eine korrespondierende, hier nicht gezeigte Traktionsscheibe
gegenüber einer Anordnung von jeweils einer eigenen Nut
pro Zugstrang in ihrer Breite reduzierbar.
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Durch
die Vielzahl der möglichen Kombinationen, die Zugstrange 4 einzeln
oder gruppiert in die Krafteinleitungszone von korrespondierenden
Traktionsscheiben eingreifen zu lassen, sind die zu den Verbundseilen 1, 6, 8 und 9 korrespondierenden Traktionsscheiben
besonders gut an die verschiedenen Einbauverhältnisse anpassbar.
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- 1
- Verbundseil
- 2
- Einzelseile
des Verbundseils 1
- 3
- Elastomerschicht
der Einzelseile 2
- 4
- Zugstränge
- 5
- Verbinder
- 6
- Verbundseil
mit von der Teilkreisform abweichender Geometrie 7 der
Zugstrange 4
- 7
- Geometrie
der Zugstränge 4 des Verbundseils 6
- 8/9
- Verbundseile
mit gruppierten Zugsträngen 4
- 9
- Krafteinleitungszone
- 10/11
- Zugstranggruppen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1396458
A2 [0009]
- - EP 1555234 B1 [0009]
- - EP 1061172 B1 [0013]
- - EP 1728915 [0016]