DE60015771T2 - PERMANENT FOR AN ELEVATOR - Google Patents
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Description
TECHNISCHER BEREICHTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung betrifft Aufzugsysteme und insbesondere Zugelemente für solche Aufzugsysteme.The The present invention relates to elevator systems, and more particularly to tension members for such Elevator systems.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND THE INVENTION
Ein herkömmliches Traktionsaufzugsystem weist eine Kabine, ein Gegengewicht, zwei oder mehr die Kabine und das Gegengewicht miteinander verbindende Seile, eine Traktionsseilscheibe, um die Seile zu bewegen, und eine Maschine, um die Traktionsseilscheibe zu drehen, auf. Die Seile sind aus gelegtem oder verdrilltem Stahldraht gebildet, und die Seilscheibe ist aus Gusseisen gebildet. Die Maschine kann entweder eine Getriebemaschine oder eine getriebelose Maschine sein. Eine Getriebemaschine erlaubt die Verwendung eines Motors höherer Drehzahl, der kompakter und weniger kostenaufwändig ist, aber zusätzliche Wartung und Platz benötigt.One conventional Traction elevator system has a car, a counterweight, two or more the cab and the counterweight interconnecting Ropes, a traction sheave to move the ropes, and one Machine to turn the traction sheave on. The ropes are made of laid or twisted steel wire, and the pulley is made of cast iron. The machine can either be a gear machine or a gearless machine. A gear machine allowed the use of a higher engine Speed, which is more compact and less expensive, but extra Maintenance and space needed.
Obwohl sich herkömmliche, runde Stahlseile und Gusseisenseilscheiben als sehr zuverlässig und kosteneffektiv erwiesen haben, gibt es Beschränkungen bei ihrem Einsatz. Eine solche Beschränkung sind die Traktionskräfte zwischen den Seilen und der Seilscheibe. Diese Traktionskräfte können durch Steigern des Windungswinkels der Seile oder durch Unterschneiden der Nuten in der Seilscheibe erhöht werden. Beide Techniken reduzieren jedoch die Haltbarkeit der Seile als Ergebnis der gesteigerten Abnutzung (Windungswinkel) oder des gesteigerten Seildrucks (Unterschneiden). Eine andere Methode, um die Traktionskräfte zu steigern, ist, aus einem synthetischen Material gebildete Einsätze in den Nuten der Seilscheibe zu verwenden. Die Einsätze steigern den Reibungskoeffizienten zwischen den Seilen und der Seilscheibe, wobei sie gleichzeitig die Abnutzung der Seile und der Seilscheibe minimieren.Even though conventional, Round steel cables and cast iron pulleys are very reliable and cost effective there are restrictions in their use. One such limitation is the traction forces between the ropes and the pulley. These traction forces can increase by the winding angle of the cables or by undercutting the grooves be increased in the pulley. Both techniques, however, reduce the durability of the ropes as Result of increased wear (winding angle) or increased Rope pressure (undercutting). Another way to increase traction is, formed from a synthetic material inserts in the Use grooves of the pulley. The inserts increase the coefficient of friction between the ropes and the sheave, being at the same time minimize the wear of the ropes and pulley.
Eine weitere Beschränkung beim Einsatz runder Stahlseile ist die Flexibilität und die Ermüdungseigenschaften runder Stahldrahtseile. Aufzugsicherheitsbestimmungen erfordern heute, dass jedes Stahlseil einen Minimaldurchmesser d (dmin =8 mm für CEN; dmin=9,5 mm (3/8") für ANSI) hat und dass das D/d-Verhältnis für Traktionsaufzüge größer oder gleich vierzig ist (D/d ≥ 40), wobei D der Durchmesser der Seilscheibe ist. Dies führt dazu, dass der Durchmesser D für die Seilscheibe mindestens 320 mm ist (380 mm für ANSI). Je größer der Seilscheibendurchmesser D ist, desto größer ist das von der Maschine benötigte Drehmoment, um das Aufzugsystem anzutreiben.Another limitation in the use of round steel cables is the flexibility and fatigue properties of round steel wire ropes. Elevator safety regulations today require that each steel cable has a minimum diameter d (d min = 8 mm for CEN; d min = 9.5 mm (3/8 ") for ANSI) and that the D / d ratio for traction elevators is greater than or equal to forty is (D / d ≥ 40), where D is the diameter of the sheave, which results in the pulley diameter D being at least 320 mm (380 mm for ANSI), the larger the sheave diameter D is, the larger it is torque required by the machine to drive the elevator system.
Ein weiterer Nachteil herkömmlicher, runder Seile ist, dass die Lebensdauer des Seils umso kürzer ist, je höher der Seildruck ist. Seildruck (Prope) wird erzeugt, wenn sich das Seil über die Seilscheibe bewegt und ist direkt proportional zu dem Zug (F) in dem Seil und umgekehrt proportional zu dem Seilscheibendurchmesser D und dem Seildurchmesser d (Prope ≈ F/(Dd)). Außerdem steigert die Form der Seilscheibennuten einschließlich solche traktionserhöhender Techniken wie Unterschneiden der Seilscheibennuten weiter den maximalen Seildruck, dem das Seil unterzogen wird.Another disadvantage of conventional round ropes is that the rope life is shorter the higher the rope pressure. Rope pressure (P rope ) is generated when the rope moves over the sheave and is directly proportional to the tension (F) in the rope and inversely proportional to the sheave diameter D and the rope diameter d (P rope ≈ F / (Dd)) , In addition, the shape of the pulley grooves, including such traction increasing techniques as undercutting the pulley grooves, further increases the maximum rope pressure to which the rope is subjected.
GB-A-2 134 209 offenbart ein flaches Seil für eine Windungsmaschine, welches eine Mehrzahl von Stahlseilen aufweist, die in einem gummiartigen Material eingeschlossen sind.GB-A-2 134 209 discloses a flat rope for a winding machine, which a plurality of steel cables which are in a rubbery Material are included.
Ungeachtet des obigen Stands der Technik arbeiten Wissenschaftler und Ingenieure unter der Leitung des Rechtsnachfolgers des Anmelders daran, effizientere und haltbarere Verfahren und Vorrichtungen zu entwickeln, um Aufzugsysteme anzutreiben.regardless In the above prior art, scientists and engineers work under the direction of the assignee's legal successor, more efficient and to develop more durable methods and devices for elevator systems drive.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNGEPIPHANY THE INVENTION
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Zugelement vorgesehen, wie es in Anspruch 1 beansprucht ist. Dabei hat in Übereinstimmung mit der Erfindung ein Zugelement für einen Aufzug ein Seitenverhältnis von größer als eins, wobei das Seitenverhältnis definiert ist als das Verhältnis der Zugelementbreite w zu der Dicke t (Seitenverhältnis = w/t).According to the present Invention is provided a tension member as claimed in claim 1 is. It has in agreement with the invention, a tension member for a lift an aspect ratio of greater than one, the aspect ratio is defined as the ratio the tension element width w to the thickness t (aspect ratio = w / t).
Ein prinzipielles Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Flachheit des Zugelements. Die Steigerung beim Seitenverhältnis führt zu einem Zugelement, das eine Eingriffoberfläche hat, definiert durch die Breitendimension, die optimiert ist, um den Seildruck zu verteilen. Daher ist der Maximaldruck in dem Zugelement minimiert. Außerdem kann durch Steigern des Seitenverhältnisses relativ zu einem runden Seil, das ein Seitenverhältnis gleich eins hat, die Dicke des Zugelements reduziert werden, wobei eine konstante Querschnittsfläche des Zugelements aufrecht erhalten bleibt.One principal feature of the present invention is the flatness of the tension element. The increase in aspect ratio results in a tension member that an engagement surface has, defined by the latitude dimension optimized to distribute the rope pressure. Therefore, the maximum pressure is in the tension member minimized. Furthermore can by increasing the aspect ratio relative to a round Rope that has an aspect ratio has one, the thickness of the tension element to be reduced, with a constant cross-sectional area of the tension element is maintained.
Ferner weist gemäß der vorliegenden Erfindung das Zugelement eine Mehrzahl von einzelnen Lasttragesträngen, Litzen und/oder Kabeln auf, die in einer gemeinsamen Schicht einer Umhüllung eingeschlossen sind. Die Umhüllungsschicht trennt die einzelnen Stränge, Litzen und/oder Kabel und definiert eine Eingrifffläche zum Zusammenwirken mit einer Traktionsseilscheibe.Further according to the present Invention the tension element a plurality of individual load bearing strands, strands and / or cables enclosed in a common layer of a sheath are. The coating layer separates the individual strands, Strands and / or cables and defines a Eingrifffläche to Interaction with a traction cable pulley.
Aufgrund der Ausgestaltung des Zugelements kann der Seildruck gleichmäßiger über das Zugelement verteilt werden. Als Ergebnis ist der maximale Seildruck wesentlich reduziert, verglichen mit einem in einer herkömmlichen Weise mit einem Seil versehenen Aufzug mit einer ähnlichen Lasttragekapazität. Außerdem ist der effektive Seildurchmesser "d" (gemessen in der Biegungsrichtung) für die äquivalente Lasttragekapazität reduziert. Daher können kleinere Werte für den Seilscheibendurchmesser "D" ohne eine Reduzierung beim D/d-Verhältnis erreicht werden. Außerdem erlaubt ein Minimieren des Durchmessers D der Seilscheibe die Verwendung weniger kostenintensiver, kompakterer Motoren hoher Drehzahl als die Antriebsmaschine ohne die Notwendigkeit eines Getriebes.Due to the design of the tension element, the rope pressure can be distributed more uniformly over the tension element. As a result, the maximum rope pressure is significantly reduced compared to one in a conventional manner with a rope provided elevator with a similar load bearing capacity. In addition, the effective rope diameter "d" (measured in the bending direction) for the equivalent load carrying capacity is reduced. Therefore, smaller pulley diameter "D" values can be achieved without a reduction in D / d ratio. In addition, minimizing the diameter D of the sheave allows the use of less expensive, more compact, high speed engines than the prime mover without the need for a transmission.
Die Stränge, Litzen und/oder Kabel in dem Zugelement der Erfindung sind Stahl- und organische Fasern und können in einer Anzahl von Kombinationen vorgesehen sein. Die zwei Materialien können getrennt gehalten sein und ein zelne Stahlstränge und Stränge organischer Fasern in einem gemeinsamen Mantel aufweisen; die zwei Materialien können in einem einzelnen Strang kombiniert sein, wobei eine Mehrzahl solcher Stränge in dem gemeinsamen Mantel verteilt ist; die Materialien können umeinander in geordneten Anordnungen innerhalb des gemeinsamen Mantels gewunden sein; und die organischen Fasern können zufällig in dem gemeinsamen Mantel verteilt sein, wobei Stahlstränge auch darin verteilt sind.The strands, Strands and / or cables in the tension member of the invention are steel and organic fibers and can be provided in a number of combinations. The two materials can be separated and a single strands of steel and strands of organic fibers in one have common coat; the two materials can in a single strand combined, with a plurality of such strands is distributed in the common coat; the materials can be around each other wound in ordered arrangements within the common mantle be; and the organic fibers may happen to be in the common shell be distributed, with steel strands are also distributed in it.
Jede der genannten Kombinationen sorgt für ein flexibles, flaches Hybrid-Zugelement mit Stärken und Vorteilen, die bei flachen Zugelementen mit Stahlsträngen oder flachen Zugelementen mit organischen Fasern nicht verfügbar sind. Vorteile jedes Materials weisen für Stahl einzeln auf: zerstörungsfreie Prüfungsmöglichkeiten; hohe Hitzewiderstandsfähigkeit; niedrige Dehnung. Und für organische Fasern: geringes Gewicht und hohe Festigkeit; nicht anfällig auf Korrosion. Die Schaffung eines Zugelements, das sowohl Stahl als auch organische Fasern effektiv einsetzt, wobei Last zwischen den beiden aufgeteilt wird, führt zu einem Zugelement mit wesentlich verbessserten Eigenschaften. Die vorliegende Erfindung sieht mehrere Ausführungsformen vor, die den zwei Materialien erlauben, die "Last zu teilen", was eine Betrachtung der Lasttragefähigkeit jedes der Typen von Materialien erfordert; die Langzeit-Biegungsermüdungswiderstandsfähigkeit der einzelnen Materialien; die Dehnung jedes Materials und Seilnachführstabilität erreichen solch synergistischen Nutzen.each said combinations provides for a flexible, flat hybrid tension member with strengths and Advantages of flat tension elements with steel strands or flat tensile elements with organic fibers are not available. Benefits of each material are unique to steel: nondestructive Testing opportunities; high heat resistance; low elongation. And for organic fibers: low weight and high strength; not prone to Corrosion. The creation of a tension element that uses both steel as also uses organic fibers effectively, with load between the is divided into two leads to a tension element with significantly improved properties. The present invention provides several embodiments that correspond to the two Allow materials that "load to share, "what a consideration of the load carrying capacity each of the types of materials requires; the long-term bending fatigue resistance the individual materials; to achieve the elongation of each material and rope tracking stability such synergistic benefits.
Die vorangehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Licht der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung, deren beispielhafter Ausführungsformen, wie sie in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht sind, ersichtlicher.The The foregoing and other objects, features and advantages of the present invention Invention will be understood in the light of the following detailed description, their exemplary embodiments, as illustrated in the accompanying drawings, more apparent.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENSHORT DESCRIPTION THE DRAWINGS
Es wird nun Bezug auf die Zeichnungen genommen, wobei ähnliche Elemente in den mehreren Figuren gleich nummeriert sind:It Reference is now made to the drawings, wherein like Elements in the several figures are numbered the same:
BESTER MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNGBEST MODE TO EXECUTE THE INVENTION
In
Die Erfindung stellt ein flexibles, flaches Hybridmaterial-Zugelement mit besseren Eigenschaften als flexible, flache Einzelmaterial-Zugelemente bereit. Es sollte angemerkt werden, dass nicht alle möglichen Mischungen von Lasttragematerialien ein synergistisches Ergebnis bei dem geschaffenen Zugelement liefern. Vielmehr ist eine sorgfältige Analyse struktureller Lasttrageeigenschaften nötig, um die zwischen den Typen von Lasttragematerialien ausgeübte Last auszubalancieren und bessere Eigenschaften sowie exzellente Zugelementnachführstabilität zu erhalten.The invention provides a flexible, flat, hybrid material tension member having better properties than flexible, flat, single-material tension members. It should be noted that not all possible blends of load bearing materials provide a synergistic result in the process created deliver. Rather, a careful analysis of structural load bearing properties is needed to balance the load exerted between the types of load bearing materials and to obtain better properties as well as excellent tension element tracking stability.
Bezugnehmend
auf
Die
organischen Fasern
Ein Parameter, der vorzugsweise zu kontrollieren ist, ist ein Verbiegen. Es ist bevorzugbar, dass Stahlstränge vor organischen Strängen beim Biegen versagen, so dass zerstörungsfreie Prüfverfahren eingesetzt werden können, um die Integrität des Zugelements zu bestimmen. Solche Verfahren umfassen einen elektrischen Widerstand oder eine Magnetflussleckage.One Parameter to be preferably controlled is bending. It is preferable that steel strands prevent organic strands Bend fail, leaving nondestructive Test method used can be for integrity to determine the tension element. Such methods include an electrical Resistance or magnetic flux leakage.
Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung, bezugnehmend auf
In
Nun
bezugnehmend auf
Für alle hierin
zuvor beschriebenen Ausführungsformen
kann das Elastizitätsmodul
des Zugelements gesteigert werden durch Steigern des darin verwendeten
Volumenprozentanteils von Stahl. Wie der Fachmann erkennt, basieren
Modulberechnungen auf der "Regel
der Mischungen",
d.h.:
- E11 = longitudinales FFR-Modul
- E11f1 = longitudinales Modul von Faser 1
- E11f2 = longitudinales Modul von Faser 2
- Em = Matrixmodul
- Vf1 = Volumenprozent von Faser 1
- Vf2 = Volumenprozent von Faser 2
- Vm = Volumenprozent von Matrix 3
- E 11 = longitudinal FFR module
- E 11f1 = longitudinal modulus of fiber 1
- E 11f2 = longitudinal modulus of fiber 2
- E m = matrix module
- V f1 = volume percent of fiber 1
- V f2 = volume percent of fiber 2
- V m = volume percent of matrix 3
Die Änderung
beim Elastizitätsmodul
ist in
Eine
Berechnung einer Zugfestigkeit eines beispielhaften Zugelements
der Erfindung als Funktion des Stahl/organische Faser- (z.B. Kevlar)
Anteils innerhalb der gemeinsamen Umhüllung des Zugelements, d.h.
der Polyurethanbeschichtung in einer bevorzugten Ausführungsform,
ist in
Der
genaue Kurvenänderungspunkt
in dem Grafen ist bei 24% Stahl und 16% Kevlar
An
dem Übergangspunkt
von 24/16 behält der
Stahl ausreichend Festigkeit in dem Zugelement für einen Betriebseinsatz eines
Aufzugsystems, welches ein solches Zugelement einsetzt, nachdem
das Kevlarmaterial sich verschlechtert hat, versagt hat oder zerstört wurde.
Um dieses Ergebnis für
verschiedene Volumenprozentanteile von Strangmaterial zu Unhüllungsmaterial
zu erhalten, dient die Gleichung:
- VS = Volumenprozentanteil von Stahldrähte
- Vk = Volumenprozentanteil von Kevlar
- σs = Zugfestigkeit von Stahl
- σk = Zugfestigkeit von Kevlar
- V S = volume percentage of steel wires
- V k = volume percentage of kevlar
- σ s = tensile strength of steel
- σ k = tensile strength of kevlar
Obwohl bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, können verschiedene Modifikationen und Ersetzungen daran durchgeführt werden, ohne von dem Gedanken und dem Umfang der Erfindung abzuwei chen. Dementsprechend ist verständlich, dass die vorliegende Erfindung im Wege von Veranschaulichungen und nicht von Beschränkungen beschrieben wurde.Even though preferred embodiments have been shown and described, various modifications and replacements are performed on it, without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, it is understandable that the present invention by way of illustrations and not of restrictions has been described.
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