DE20202989U1

DE20202989U1 - Hybridseil für Hub- und Transporteinrichtungen insbesondere für Aufzüge

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Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2002-06-13
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Description

Beschreibung Hybridseile für Hub- und Transporteinrichtungen, insbesondere für Aufzüge

Nach dem Hanfseil haben sich Stahlseile über viele Jahre hinweg erfolgreich als Trag- und Treibseil von Aufzügen bewährt.

In der letzten Zeit sind bei den Herstellern neue Alternativen zum Stahlseil in Diskussion. Eine der führenden Aufzugsfirmen erprobt z.B. Aramidseile, eine andere setzt alternativ Riemen ein.

Neben vielen Vorteilen wie z.B. niedere Kosten, geringe Elastizität, hohe Zugbelastbarkeit und Temperaturunabhängigkeit weisen die Stahlseile jedoch auch Nachteile auf, dazu gehören:

Hohes Gewicht,

Begrenzte Treibfähigkeit an der Treibscheibe

Hoher Verschleiss, Seilwechsel nach ca. 8 Jahren

Grosser Biegeradius und damit grosser Treibscheibendurchmesser und grosse Direktantriebe

Regelmässige Schmierung

Auf Grund des starken Verschleißes der Aufzugsseile, der im wesentlichen an der Treibscheibe verursacht wird, ist es erforderlich bei der Auslegung einen hohen Sicherheitsfaktor anzusetzen. Üblich ist bei Aufzugsseilen ein Faktor 12 bis 16.
In der Praxis sind aufgrund des hohen Sicherheitsfaktors so gut wie keine Seilrisse bei Aufzügen bekannt

Kunststoffseile wie z.B. Aramidseile bringen dagegen neue Vorteile wie:
Geringes Gewicht
Hohe Treibfähigkeit
Niedriger Verschleiss
Kleiner Biegeradius
Hohe Laufruhe
Geringe Wartung

Grosse Nachteile sind jedoch der hohe Preis, der ein vielfaches vom Stahlseil beträgt. Sowie die höhere und unerwünschte Elastizität des Seiles, welche ein präzises Anhalten im Stockwerk erschwert. Dazu kommt die grössere Temperaturabhängigkeit z.B. im Brandfall.

Der im Patentanspruch 1 und in den Unteransprüchen angegebenen Erfindung liegt das Problem zu Grunde, ein Aufzugsseil zu schaffen, das die Vorteile des Kunststoffseiles z.B. aus Aramid mit den Vorteilen des bewährten Stahlseiles kombiniert und die Nachteile reduziert.

Die für den Aufzug relevanten Merkmale eines Seiles wie z.B. die Treibfähigkeit, die Zugkraft , Dehnung unter Belastung, der Biegeradius, das Gewicht etc. werden im folgenden unter den Begriff Modul zusammengefasst.

Das Eingangs beschriebene Problem wird durch die im Patentanspruch 1 und die zugehörigen Unteransprüchen der Erfindung gelöst indem ein Hybridseil gebildet wird, das sich aus mehreren Modulen mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften zusammensetzt wobei mindestens ein Modul A die primäre Tragfunktion und mindestens ein anderer

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Modul B die primäre Treibfunktion hat. Aus Sicherheitsgründen wird dieser Anspruch erweitert indem

der Modul A zu seiner primären Tragfunktion mit einer sekundären redundanten Treibfunktion und der Modul B zu seiner primären Treibfunktion mit einer sekundären redundanten Tragfunktion ausgestattet wird.

Für die Realisierung sind eine Reihe von Ausführungsvarianten möglich. In einer zweistufigen Grundvariante bildet der Modul A den Kern und der Modul B den Mantel des Hybridseiles.

Der äussere Modul B setzt sich z.B. aus Chemiefasern und der innere Modul A aus legierten oder unlegierten Stahldrähten zusammen, wobei die Module so ausgelegt sind, dass jeder für sich die volle Zugkraft des Seiles einschliesslich eines erforderlichen Sicherheitsfaktors übernehmen kann. Der Modul A ist durch seine Eigenschaften in erster Linie für das Tragen, der Modul B in erster Linie für das Treiben verantwortlich. Zusätzlich reduziert der Modul B indirekt den Biegeradius, das Gewicht, den Verschleiss und die Wartung.

Der Modul A nimmt im Normalbetrieb aufgrund der gegenüber dem Modul B geringeren Elastizität die gesamte Zugkraft auf.

Wird die Zugkraft im Verhältnis 50:50 auf den Modul A (primär) und B (sekundär) aufgeteilt, verbleibt von dem für Aufzüge üblichen Sicherheitsfaktor 12 für jeden Modul noch ein Sicherheitsfaktor 6.

Da der Modul B einen Mantel um den Kern des Hybridseiles bildet wird der Verschleiss von Modul A stark reduziert. Es bleiben damit die Eigenschaften des Moduls A länger erhalten. Der hohe Sicherheitsfaktor 12 wird nicht mehr benötigt und der neue Sicherheitsfaktor 6 ist für den Modul A völlig ausreichend. Der Modul A wird durch die neue Auslegung dünner und der Biegeradius kleiner.

Im Extremfall z.B. bei ungewöhnlichem Verschleiss oder einem Materialfehler reisst das traditionelle Stahlseil relativ abrupt.

Das Hybridseil jedoch reagiert wie ein intelligentes zweistufiges Sicherheitssystem.

Reißt Modul A aufgrund eines Materialfehlers übernimmt der Modul B die gesamte Last allein. Wobei der Last Übergang von Modul A auf den Modul B fließend erfolgt. Der Betrieb läßt sich sicher fortsetzen. Es tritt jedoch wenn der Modul B nun allein trägt eine messbare Dehnung des Hybridseiles ein, was zur Abschaltung des Aufzuges führt.

Die Kombination von Modul A und Modul B führt somit im Notfall zu einer besser beherrschbaren Situation. Ferner wird gegenüber einem reinen Stahlseil,

Das Gewicht reduziert

Die Treibfähigkeit erhöht

Der zulässige Biegeradius an der Treibscheibe verkleinert

Der Verschleiss und die Wartung verringert

Die Kosten des Hybridseiles sind auf der anderen Seite kleiner als die des reinen Aramidseiles haben aber nicht dessen Nachteile wie die Dehnung und Temperaturabhängigkeit.

Allerdings werden die Verbesserungen nur ungefähr in dem Umfang erreicht, der dem Anteil des Modules B am Hybridseil entspricht.

Um das Verhältnis zwischen Modul A und Modul B richtig zu dimensionieren, sind die unterschiedlichen Anforderungen des Aufzuges zu berücksichtigen.

Hochleistungsaufzüge haben lange Seile, fahren schnell, werden stark beschleunigt und abgebremst. Sie haben heute meist einen teuren Direktantrieb.

Hohe Treibfähigkeit, ein kleiner Biegeradius an der Treibscheibe um dadurch einen kleineren Hauptantrieb zu erhalten sind hier ebenso wichtig, wie ein leichteres Seil zur Reduzierung der Gesamtmasse. Deshalb wird man bei Hochleistungsaufzügen einen

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möglichst hohen Anteil des Moduls B vorsehen z.B. 2/3 Modul B und 1/3 Modul A. Der Sicherheitsfaktor beträgt dann für den Modul A immer noch 4.

Beim kleinen Standardaufzug mit geringer Beschleunigung, einem Getriebeantrieb, kürzeren Seilen kommt es stärker auf die niedere Kosten der Seile an. Das Verhältnis könnte dann umgekehrt aussehen, 1/3 Anteil Modul B und 2/3 Anteil Modul B am Hybridseil.

Für die Herstellung des Hybridseiles sind ebenfalls mehrere Varianten vorstellbar. Diese werden in den Fig. 1 -3 prinzipiell vorgestellt. Es zeigen

Fig. 1 Den Schnitt eines Hybridseiles mit einem Stahlseilmodul in der Mitte und einem Kunststoffseilmodul als Ummantelung.

Fig. 2 Den Schnitt eines Hybridseiles mit einem Stahlseilmodul in der Mitte und einem Kunststoffseilmodul als Ummantelung und zwischen den Modulen einen gemischten Stahl- Kunststoffseil modul

Fig. 3 Den Schnitt eines Hybridseiles mit einem durchgehend gemischten Stahl-Kunststoffseilmodul

In der ersten Variante entsprechend Fig. 1 wird die Seele oder der Kern 3 des Hybridseiles 1 durch den Modul A und der Mantel 2 um die Seele 3 durch den Modul B gebildet. Der Modul A übernimmt in der Aufgabenteilung, durch seine geringere Elastizität, die primäre Tragfunktion und im Notfall eine sekundäre Treibfunktion. Der Modul A ist zur Erfüllung dieser Aufgabe z.B. aus legierten oder unlegierten Stahldrähten aufgebaut.
Der Modul B übernimmt im Gegenzug die primäre Treibfunktion und im Notfall z.B. wenn Modul A reisst eine sekundäre Tragfunktion. Hierzu ist der Modul B aus Chemiefasern mit hoher Treibfähikeit z.B. Aramid aufgebaut. Der Anteil von Modul B am Hybridseil reduziert zudem das Gesamtgewicht, den Biegeradius an der Treibscheibe und die Wartung.

In der zweiten Variante entsprechend Fig. 2 wird wie bei Fig. 1 die Seele 3 des Hybridseiles 1 mit dem Modul A und der Mantel 3 um die Seele 2 mit dem Modul B gebildet. Zwischen der Seele 3 und dem Mantel 2 gibt es einen gemischten Zwischenmodul 4 bestehend aus dem Modul A und B. Dadurch wird eine verbesserte mechanische Verbindung von Seele 3 und Mantel 2 erreicht.

In der dritten Variante entsprechend Fig. 3 werden die Seilstränge des Moduls 50 mit den Seilsträngen des Moduls 60 verdrillt . Die Variante bewirkt, dass sich die Stränge aus Aramid 50 und Stahl 60 abwechseln. In der Zeichnung ist dies der Einfachheit halber nur am äußeren Ring des Seiles gezeigt. Auf Grund des Stahlanteils im Aussenmantel des Hybridseils 1 ist ein Aufbau der Treibscheibe aus Kunststoff oder zumindest eine mit eingelegten Kunstofflauffläche von Vorteil um die Laufeigenschaften zu verbessern und eine Schmierung des Seiles verzichten zu können.

In das Hybridseil können in allen Varianten, in die nichtleitenden Module, leitende Elemente eingebracht werden, die den Verschleiss anzeigen wenn die Elemente und damit die Stromführung im Modul unterbrochen sind.

Eine nicht zulässige Streckung, z.B. bei Verschleiss oder Bruch eines Moduls wird durch Positionssensoren im Schacht gemessen, die z.B. beim Stand der Kabine im untersten Halt die aktuelle Position des Gegengewichtes feststellen, mit der Sollposition vergleichen und dadurch eine erfolgte Dehnung ermitteln.

In einer weiteren nicht gezeichneten Variante wird ein Hybridseil, im Kern durch ein tragendes Modul A gebildet welches z.B. in ein viereckiges oder rundes Modul K z. B. aus Kunststoff eingegossen ist.

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Claims

1. Hybridseil für Hub und Transport Einrichtungen, insbesondere für Aufzüge, gekennzeichnet dadurch dass dieses sich aus mehreren Modulen mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften zusammensetzt.

2. Nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch dass dieses sich aus mehreren Modulen mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften zusammensetzt wobei mindestens ein Modul eine primäre Tragfunktion und mindestens ein anderer Modul eine primäre Treibfunktion erfüllt.

3. Nach Anspruch 2 gekennzeichnet dadurch dass sich das Hybridseil aus einem Modul A und einem Modul B zusammensetzt, wobei der Modul A für eine primäre Tragfunktion mit sekundärer Treibfunktion und der Modul B für eine primäre Treibfunktion mit sekundärer Tragfunktion ausgelegt ist.

4. Nach Anspruch 3 gekennzeichnet dadurch dass Modul A Seilstränge mit Modul B Seilsträngen verdrillt werden

5. nach Anspruch 3 gekennzeichnet dadurch dass die Seele des Seils durch Seilstränge des Modul A und der Mantel des Seils durch Seilstränge des Modul B gebildet werden

6. nach Anspruch 3 gekennzeichnet dadurch dass die Seele des Seils durch Seilstränge des Modul A und der Mantel des Seils durch Seilstränge des Modul B gebildet werden und zusätzlich zwischen der Seele und dem Mantel ein Ring aus Seilsträngen bei denen sich Modul A und B abwechseln, eingefügt ist.

7. nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet dass der Modul A so dimensioniert ist daß er eine grössere Zugkraft übernehmen kann als der Modul B

8. nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet dass der Modul B so dimensioniert ist daß er eine grössere Zugkraft übernehmen kann als der Modul A

9. nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet dass Modul A und B die Zugkraft zu gleichen Teilen übernehmen

10. nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet dass ein Modul die gesamte Zugkraft allein übernimmt

11. nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet dass Modul A aus legierten oder unlegiertem Stahldrähten besteht und der Modul B aus Chemiefasern

12. Nach Anspruch 11 gekennzeichnet dadurch dass der Modul A aus legierten oder unlegierten Stahldrähten und der Modul B aus Chemiefasern besteht, wobei die einzelnen Module so ausgelegt sind, dass jeder für sich und unabhängig vom anderen die gesamte geforderte Zugkraft des Hybridseiles einschliesslich eines geforderten Sicherheitsfaktors aufnehmen kann

13. nach Anspruch 2 gekennzeichnet dadurch dass der innere auf Zug belastbare Modul aus legierten oder unlegierten Stahldrähten besteht der in einen viereckigen oder runden Modul aus Kunststoff eingegossen ist.

14. nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet dass Modul A und B aus jeweils verschiedenen Kunststoffen und/oder Chemiefasern bestehen

15. nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet dass die Rillenform der Treibscheibe so ausgebildet ist, dass bei Verschleiss des äusseren Moduls B der innere Modul A noch die erforderliche Treibfähigkeit übernimmt

16. nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet dadurch dass in die nichtleitenden Module leitende Elemente eingebracht werden, die bei Verschleiss des Moduls diese unterbrechen.

17. Nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet dadurch dass Sensoren im Schacht eine Dehnung des Seiles anzeigen indem sie die Position des Gegengewichtes und/oder der Kabine messen.