EP0633350B1 - Câble de levage - Google Patents

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EP0633350B1
EP0633350B1 EP94470019A EP94470019A EP0633350B1 EP 0633350 B1 EP0633350 B1 EP 0633350B1 EP 94470019 A EP94470019 A EP 94470019A EP 94470019 A EP94470019 A EP 94470019A EP 0633350 B1 EP0633350 B1 EP 0633350B1
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EP
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strands
core
cable
outer strands
cables
Prior art date
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EP94470019A
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German (de)
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Jean-Pierre Damien
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ArcelorMittal Wire France SA
Original Assignee
Trefileurope SA
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to lifting cables multi-channel, in particular intended to work in adhesion transmission, such as cables for lifts.
  • cables are currently being formed either fully with outer strands and steel core, either with strands metallic exteriors and non-metallic central core or partially metallic.
  • the core must ensure correct geometry of the architecture of the outer strands that it supports, and in particular ensuring sufficient functional clearance between these strands to prevent them from coming into mutual contact intimate, which would cause friction and wear of the wires in contact, with risks of seizure, indentation, contact corrosion and breakage.
  • the core steel ensures this correct geometry, because that the core is not radially deformable. But, the mass linearity of these all-steel cables is important.
  • the outer strands also being made of steel (therefore also slightly radially deformable), the pressures of contact exerted by these external strands on the core are very important, especially when winding on pulleys or drums. This results in wear risks and indentation between the outer strands and the core. Of even the high contact pressure of the outer strands on pulleys or drums can cause deterioration of these.
  • cables are generally mounted on the same drive pulley in ply of several cables, or "strands", parallel. So that the total load is durably distributed over all these strands, it is necessary that all the strands have a homogeneity of behavior in service, in particular in with regard to their diameter and, correspondingly, their permanent extension. Indeed, so that the tensions of each of the strands are equivalent, it is imperative that their diameters are equal and constant. if it's not the case, some strands are in tension and others are relaxed, which generates vibrations and differential crawling (localized catching up of displacement of one strand relative to the other) which cause wear of the cables and grooves of the driving pulley.
  • sisal core cables have the disadvantage of their diametrical irregularity and their compressibility under tension and under cycles of associated alternating tension-bending operation, which cause variations in elongation and their consequences indicated above.
  • the object of the invention is to propose a new cable lifting, particularly suitable for elevators or similar lifting devices, which, in order to enable the various problems indicated above to be resolved, has a reduced permanent elongation, and a nearly ideal distribution of contact pressures, in particular during winding on pulleys or drums.
  • the invention relates to a cable composed of a plurality of strands exteriors comprising metallic wires stranded on a synthetic material core and wired on a central core itself comprising strands wired on a central core characterized in that the outer strands are wired at the same pitch as, and parallel to, the core strands that the soul is entirely metallic.
  • the cable according to the invention thus has a large geometric stability, thanks to very little metallic core compressible, and therefore a permanent extension in service significantly reduced. Its linear density is equal to, or at less very close to that of a cable equivalent to strands metallic exteriors on textile fiber core natural, and therefore lower than that of a cable entirely metallic of the same diameter.
  • the synthetic plastic material of the heart outer strands allows them to deform when winding on pulleys or drums, by marrying the shape of the groove where the cable rests. This ensures a almost ideal distribution of contact pressures, therefore a strong reduction of these pressures between the strands exterior and soul, which decreases the risks indentation since the core strands and these strands exteriors are wound in a similar step. A strong pressure reduction thus also takes place between outer strands and winding members, which reduces the risk of damage to these organs. It results in fatigue resistance of the cable according to the invention very much improved compared to that of a cable on textile core.
  • the tolerance of manufacturing on the cable diameter can be significantly reduced, going to - 0, + 3% of the nominal diameter, against - 0, + 5 or 6% for a textile core cable.
  • the cable 1 comprises several external strands 2, eight in the example shown, surrounding a soul 3.
  • the soul 3 itself comprises a central core 4 (advantageously formed of a strand itself); four main strands 5, and four secondary strands 6. All the strands of the core are made of steel and assembled with Lang wiring.
  • the outer strands 2 are assembled in wiring crossed, parallel and at the same pace as the strands of soul which are themselves assembled so that all inter-layer contacts and between the different strands are linear, which reduces the contact pressures and therefore the risks of indentation.
  • the outer strands 2 are formed of a layer external of steel wires 21, stranded on a support central 22 made of synthetic material with good qualities mechanical, for example polyethylene, polypropylene, polyamide or other similar substances, preferably of thermoplastic nature.
  • the central support can also include fibers aromatics, carbon fibers or glass fibers or other fibers with high mechanical resistance, covered with a polyethylene, polypropylene, polyamide or other sheath analogous substances.
  • the outer strands 2 are made by placing the wires 21 of the outer layer on a rod of said synthetic material softened by heating so that the wires 21 become embedded in the synthetic material and that it flows between the wires filling all the gaps between them.
  • the manufacture of the outer strands may in particular be done similarly to the method described for non-metallic core cables in the document FR-A-1601293 to which reference may be made for more information.
  • the strand of synthetic material intended for constitute the central support 22 is, prior to the placement of external wires, at least partially conforms to the internal profile of the layer of wires which it will support after stranding, which allows to control the strand geometry, by automatic prepositioning wires on said strand.
  • the outer strands 2 are wired at the same pitch as the strands 5, 6 of the core and parallel to these.
  • This preferential provision also has the advantage of allowing the manufacture of cable in a single wiring operation, during which all strands, core strands and strands exterior, are assembled simultaneously in the same phase wiring.
  • the synthetic material of the central support 22 of the outer strands 2 allows a very good distribution of contact pressures of these strands on the organs winding such as pulleys or drum, because said material allows the outer strands to deform elastically in their section and to marry as well as possible the profile of the grooves or bearing surfaces of the organs winding.
  • the invention allows also, thanks to the use of a metallic core, reduce the tolerance on the nominal diameter which can be halved compared to textile core cables equivalent for the intended application.
  • the structure of the cable according to the invention by limiting its diametral settlement in service, allows considerably reduce the permanent elongation by service.
  • the tests carried out revealed a permanent elongation three to six times less than that cables of the prior art with a sisal textile core.
  • the invention is however not limited to the realization of the cable described above by way of example.
  • the composition of the soul can be different from that indicated above, the number, the constitution and relative position of the strands of the core metallic that can be changed without harming the benefits resulting from the use of strands exteriors according to the invention.

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Description

La présente invention concerne les câbles de levage multitorons, notamment destinés à travailler en transmission par adhérence, tels que les câbles pour ascenseurs.
Ces câbles sont actuellement formés soit entièrement avec torons extérieurs et âme en acier, soit avec torons extérieurs métalliques et âme centrale non métallique ou partiellement métallique.
L'âme doit assurer une géométrie correcte de l'architecture des torons extérieurs qu'elle supporte, et notamment assurer un jeu fonctionnel suffisant entre ces torons pour éviter qu'ils ne viennent en contact mutuel intime, ce qui provoquerait frottement et usure des fils en contact, avec des risques de grippage, indentation, corrosion de contact et rupture.
Dans le cas des câbles entièrement métalliques, l'âme en acier permet d'assurer cette géométrie correcte, du fait que l'âme est peu déformable radialement. Mais, la masse linéique de ces câbles tout acier est importante. Par ailleurs, les torons extérieurs étant aussi en acier (donc également peu déformables radialement), les pressions de contact exercées par ces torons extérieurs sur l'âme sont très importantes, en particulier lors de l'enroulement sur des poulies ou tambours. Il en résulte des risques d'usure et d'indentation entre les torons extérieurs et l'âme. De même, la pression de contact élevée des torons extérieurs sur les poulies ou tambours peut provoquer la détérioration de ceux-ci.
C'est pour cela qu'on utilise couramment dans des applications de ce type, notamment comme câble d'ascenseurs, des câbles à torons extérieurs en acier, et âme en textile naturel à fibres dures, tel du sisal.
Ces câbles présentent une masse linéique inférieure aux câbles tout acier et conjuguent différents avantages :
  • l'âme en fibres naturelles constitue un réservoir pour le lubrifiant dont elle est imprégné, et qui en est extrudé lors de la compression de l'âme par les torons extérieurs ;
  • le frottement des torons extérieurs sur l'âme est faible, ce qui confère à ce type de câble une grande souplesse ;
Dans les installations d'ascenseurs, les câbles sont généralement montés sur une même poulie motrice en nappe de plusieurs câbles, ou "brins", parallèles. Pour que la charge totale soit durablement répartie sur tous ces brins, il est nécessaire que l'ensemble des brins ait une homogénéité de comportement en service, en particulier en ce qui concerne leur diamètre et, corrélativement, leur allongement permanent. En effet, pour que les tensions de chacun des brins soient équivalentes, il est impératif que leurs diamètres soient égaux et constants. Si ce n'est pas le cas, certains brins se trouvent en tension et d'autres sont détendus, ce qui engendre des vibrations et des reptations différentielles (rattrapage localisé du déplacement d'un brin par rapport à l'autre) qui provoquent l'usure des câbles et des gorges de la poulie motrice.
De ce point de vue, les câbles à âme en sisal présentent l'inconvénient de leur irrégularité diamétrale et de leur compressibilité sous tension et sous les cycles de fonctionnement tension-flexion alternée associée, qui provoquent des variations d'allongement et leurs conséquences indiqués ci-dessus.
De plus on se trouve actuellement confronté à des difficultés croissantes pour approvisionner les fibres de sisal, issues d'une plante dont la culture est en voie de disparition.
On a essayé de substituer au sisal des fibres synthétiques, mais, d'une part ces fibres sont moins efficaces que le sisal dans sa fonction de réservoir de lubrifiant et, d'autre part, les caractéristiques de frottement de l'âme sur les torons extérieurs sont nettement moindres. Il en résulte que ces câbles sont moins résistants en fatigue, du fait de l'abrasion en service de l'âme par les torons, qui, de plus entraíné une usure de l'âme, la réduction de diamètre du câble, et l'allongement permanent résultant.
On connaít en outre du document US 3.729.921 un câble composé d'une pluralité de torons extérieurs comportant des fils métalliques toronnés sur un coeur en matériau synthétique et câblés sur une âme centrale comportant elle-même des torons câblés sur un noyau central.
L'invention a pour but de proposer un nouveau câble
de levage, particulièrement adapté pour les ascenseurs ou
appareils de levage similaires,
qui, pour permettre de résoudre les différents problèmes indiqués précédemment, présente un allongement permanent réduit, et une répartition quasi-idéale des pressions de contact, notamment lors de l'enroulement sur poulies ou tambours.
Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un câble composé d'une pluralité de torons extérieurs comportant des fils métalliques toronnés sur un coeur en matériau synthétique et câblés sur une âme centrale comportant elle-même des torons câblés sur un noyau central caractérisée en ce que les torons extérieurs sont câblés au même pas que les torons de l'âme, et parallèlement à ces derniers, est en ce que l'âme est entièrement métallique.
Le câble selon l'invention présente ainsi une grande stabilité géométrique, grâce à l'âme métallique très peu compressible, et donc un allongement permanent en service notablement réduit. Sa masse linéique est égale, ou au moins très proche de celle d'un câble équivalent à torons extérieurs métalliques sur âme en fibres textiles naturelles, et donc inférieure à celle d'un câble entièrement métallique de même diamètre.
De plus, le matériau plastique synthétique du coeur des torons extérieurs, permet à ces derniers de se déformer lors de l'enroulement sur poulies ou tambours, en épousant la forme de la gorge où repose le câble. Ceci assure une répartition quasi idéale des pressions de contact, donc une forte réduction de ces pressions entre les torons extérieurs et l'âme, ce qui diminue les risques d'indentation puisque les torons de l'âme et ces torons extérieurs sont enroulés selon un pas analogue. Une forte réduction de pression a ainsi également lieu entre les torons extérieurs et les organes d'enroulement, ce qui réduit les risques d'endommagement de ces organes. Il en résulte une tenue à la fatigue du câble suivant l'invention très nettement améliorée par rapport à celle d'un câble sur âme textile.
Par ailleurs du fait de la réalisation sur âme métallique stable en dimension, et de la ou des couches de fils métalliques des torons extérieurs, la tolérance de fabrication sur le diamètre de câble peut être notablement réduite, passant à - 0, + 3 % du diamètre nominal, contre - 0, + 5 ou 6 % pour un câble à âme textile.
D'autres caractéristiques et avantages apparaítront dans la description qui va être faite à titre d'exemple d'un câble de levage conforme à l'invention, particulièrement destiné à une utilisation comme câble d'ascenseur, ou pour des installations multicâbles à transmission par adhérence.
On se reportera au dessin annexé qui représente la section transversale de ce câble.
Le câble 1 comporte plusieurs torons 2 extérieurs, huit dans l'exemple représenté, entourant une âme 3. L'âme 3 comporte elle-même un noyau central 4 (avantageusement formé d'un toron lui-même) ; quatre torons principaux 5, et quatre torons secondaires 6. Tous les torons de l'âme sont en acier et assemblés en câblage Lang.
Les torons extérieurs 2 sont assemblés en câblage croisé, parallèlement et au même pas que les torons de l'âme qui sont eux-mêmes assemblés de manière que tous les contacts inter-couches et entre les différents torons adjacents soient linéaires, ce qui permet de réduire les pressions de contact et donc les risques d'indentation.
Les torons extérieurs 2 sont formés d'une couche externe de fils 21 en acier, toronnés sur un support central 22 en matière synthétique ayant de bonnes qualités mécaniques, par exemple en polyéthylène, polypropylène, polyamide ou autres substances analogues, préférablement de nature thermoplastique.
Le support central peut aussi comporter des fibres aromatiques, fibres de carbone ou fibres de verre ou autres fibres à grande résistance mécanique, recouvertes d'une gaine polyéthylène, polypropylène, polyamide ou autres substances analogues.
Préférentiellement les torons extérieurs 2 sont réalisés par mise en place des fils 21 de la couche externe sur un boudin dudit matériau synthétique ramolli par chauffage de manière que les fils 21 s'incrustent dans le matériau synthétique et que celui-ci flue entre les fils en remplissant tous les interstices entre ces derniers.
Bien que dans l'exemple représenté sur la figure, il n'y ait qu'une couche de fils 21, on peut aussi former les torons extérieurs 2 avec plusieurs couches de ces fils, par exemple deux, assemblées comme indiqué ci-dessus de manière que le matériau synthétique comble les espaces entre les fils en contact avec lui.
La fabrication des torons extérieurs pourra notamment être faite de manière similaire à la méthode décrite pour la réalisation de câbles à âme non métallique dans le document FR-A-1601293 auquel on pourra se reporter pour plus d'information.
Il est toutefois rappelé que, conformément à cette méthode, le boudin de matériau synthétique destiné à constituer le support central 22, est, préalablement à la mise en place des fils extérieurs, au moins partiellement conformé au profil intérieur de la couche de fils qu'il supportera après toronnage, ce qui permet de maítriser la géométrie du toron, par le prépositionnement automatique des fils sur ledit boudin.
Comme déjà indiqué ci-dessus, les torons extérieurs 2 sont câblés au même pas que les torons 5, 6 de l'âme et parallèlement à ceux-ci. Cette disposition préférentielle présente aussi l'avantage de permettre la fabrication du câble en une seule opération de câblage, au cours de laquelle tous les torons, torons d'âme et torons extérieurs, sont assemblés simultanément dans la même phase de câblage.
Le matériau synthétique du support central 22 des torons extérieurs 2 permet une très bonne répartition des pressions de contact de ces torons sur les organes d'enroulement tels que poulies ou tambour, du fait que ledit matériau permet aux torons extérieurs de se déformer élastiquement dans leur section et d'épouser ainsi au mieux le profil des gorges ou surfaces d'appui des organes d'enroulement.
Pour les mêmes raisons, la répartition des pressions de contact des torons extérieurs sur les torons de l'âme est fortement améliorée par rapport aux câbles à torons extérieurs tout métallique sur âme également métallique ou mixte. Il en résulte une très faible usure de l'âme métallique.
Outre les avantages indiqués ci-dessus, relatifs aux conditions d'utilisation du câble, l'invention permet aussi, grâce à l'utilisation d'une âme métallique, de réduire la tolérance sur le diamètre nominal qui peut être divisée par deux par rapport aux câbles à âme textile équivalents pour l'application visée.
Par ailleurs la structure du câble selon l'invention, en limitant son tassement diamétral en service, permet de réduire considérablement l'allongement permanent en service. Les essais réalisés ont permis de constater un allongement permanent de trois à six fois moindre que celui des câbles de l'art antérieur à âme textile en sisal.
A titre d'exemple on donne ci-dessous un tableau comparatif de résultats d'essais effectués sur un câble à âme textile selon l'art antérieur et sur un câble selon l'invention.
Ces données sont mesurées avant, puis en cours et après un essai de fatigue classique sur poulie de 300 mm de diamètre et concernent des câbles de diamètre nominal 13 mm :
Figure 00070001
L'invention n'est cependant pas limitée à la réalisation du câble décrite ci-dessus à titre d'exemple. En particulier, la composition de l'âme peut être différente de celle indiquée ci-dessus, le nombre, la constitution et la position relatives des torons de l'âme métallique pouvant être modifié sans nuire aux avantages spécifiques résultant de l'utilisation des torons extérieurs conformes à l'invention.
Le nombre de ces torons extérieurs peut aussi être modifié.

Claims (6)

  1. Câble composé d'une pluralité de torons extérieurs (2) comportant des fils métalliques (21) toronnés sur un coeur (22) en matériau synthétique et câblés sur une âme centrale (3) comportant elle-même des torons (5,6) câblés sur un noyau central (4), caractérisé en ce que les torons extérieurs (2) sont câblés au même pas que les torons (5,6) de l'âme, et parallèlement à ces derniers, et en ce que l'âme (3) est entièrement métallique.
  2. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau synthétique constitutif du coeur (22) des torons extérieurs (2) est thermoplastique.
  3. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coeur (22) des torons extérieurs (2) comporte des fibres aromatiques, des fibres de carbone, ou des fibres de verre.
  4. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coeur (22) des torons extérieurs (2) comporte des fibres synthétiques à grande résistance mécanique, enrobées d'une gaine de matériau thermoplastique.
  5. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau constitutif du coeur (22) des torons extérieurs (2) est du polyéthylène, du propylène, ou du polyamide.
  6. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau central (4) est lui-même constitué d'un toron.
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