EP1428927B1 - Verstärktes synthetisches Seil für Aufzüge - Google Patents
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- EP1428927B1 EP1428927B1 EP03026314A EP03026314A EP1428927B1 EP 1428927 B1 EP1428927 B1 EP 1428927B1 EP 03026314 A EP03026314 A EP 03026314A EP 03026314 A EP03026314 A EP 03026314A EP 1428927 B1 EP1428927 B1 EP 1428927B1
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Definitions
- the invention relates to a Kunststoffoffsiel or belt as suspension means for elevators according to the definition of the claims.
- steel cables are used in elevator construction, which are connected to traction sheave, cab and counterweight.
- the use of steel cables has some disadvantages. Due to the high weight of the steel cable the lifting height of an elevator system limits. Furthermore, the coefficient of friction between the metal traction sheave and the steel cable is so small that the coefficient of friction must be increased by various measures such as special groove shapes or special groove feeds in the traction sheave or by increasing the wrap angle.
- the steel cable between the drive and the cabin acts as a sound bridge, which means a reduction in ride comfort. In order to reduce these undesirable effects, complex constructive measures are required.
- steel cables endure a lower number of bending cycles compared to plastic cables, are subject to corrosion and must be regularly serviced.
- WO 84/02354 discloses the reinforcement of steel cables by a second phase in the ferrite matrix.
- Plastic ropes are usually composed of a plurality of coiled and / or packed supporting strands as described in the patents US 4,887,422 . US 4 640 179 . US 4,624,097 . US 4,202,164 . US 4 022 010 and EP 0 252 830 can be seen.
- Plastic ropes indicate a very good longitudinal strength, but which opposes poor radial strength.
- the plastic cables endure with difficulty the pressure exerted on their outer surface pressure, which can lead to an undesirable shortened life of the rope.
- the modulus of elasticity of today's plastic ropes is too small for lifts with greater lift heights: unwanted extensions of the rope occur and annoying vibrations of the set in motion elevator are noticed by the user, especially if the length of the rope has exceeded a certain limit.
- Object of the present invention is to propose a rope or belt as a support means or propellant for elevators of the type mentioned, which does not have the aforementioned disadvantages and by means of which the ride comfort and safety is increased.
- the following disadvantages are to be eliminated: the undesirable shortened life of the rope, the too small modulus of elasticity of the rope, the unwanted extensions of the rope and the annoying vibrations of the set in motion elevator.
- phase By the classical definition of physical chemistry, by “phase” is meant a solid, liquid or gaseous body having homogeneous or at least without discontinuity varying physical and chemical properties, such as composition, elastic modulus, density, etc. (See P. Atkins, “Physical Chemistry", VCH, Weinheim, 1987, page 201 )
- a Gibbs phase is defined as follows: A phase is a state of matter in which it is uniform throughout in its chemical composition and in its physical state.
- a gas or gas mixture is a single phase; a crystal is a single phase; and two completely miscible liquids also form a single phase.
- Ice too, is a single phase, even when broken up into small pieces.
- a slurry of ice and water is a two-phase system, although it is difficult to locate the phase boundaries in this system.
- An alloy of two metals is a two-phase system when the two metals are immiscible, but a single-phase system when they are miscible with each other.
- the obtained reinforced rope indicates a higher modulus of elasticity in the longitudinal direction than that of the unreinforced rope.
- the obtained reinforced rope also has a higher modulus of elasticity, a higher strength and a higher breaking stress in the radial direction and a longer life than those of the rope without reinforcement out.
- Fig.1 shows a section through a conventional plastic cord 1.
- a sheath 2 surrounds an outermost strand layer 3.
- the sheath 2 made of plastic, preferably polyurethane, increases the coefficient of friction of the rope 1 on a traction sheave.
- the outermost strand layer 3 must have such high binding forces to the casing 2 that it does not shift or form upsets due to the thrust forces occurring when the cable 1 is loaded. These binding forces are achieved by the plastic casing 2 is sprayed (extruded), so that all the spaces in the outer Litzenmoi are filled and a large holding surface is formed (see EP 0672781 ).
- the strands 4 are turned or beaten from individual fibers 5 made of aramid.
- Each individual strand 4 is used to protect the fibers 5 with a Impregnating agent, eg polyurethane solution, treated.
- the flexural strength of the rope 1 depends on the proportion of polyurethane in each strand 4. The higher the proportion of the polyurethane, the higher the bending cycle performance. With increasing polyurethane content, however, the carrying capacity and the modulus of elasticity of the synthetic fiber rope 1 decreases with the same rope diameter.
- the proportion of polyurethane for impregnating the strands 4 can be, for example, between ten and sixty percent, depending on the desired bending change performance and transverse pressure sensitivity.
- the individual strands 4 can also be protected by a braided sheath made of polyester fibers.
- a friction-reducing intermediate sheath 7 is therefore provided between the outermost strand layer 3 and the inner strand layer 6.
- the wear is kept low at the outermost layer of strands 3 and inner strand layers 6, which perform the most relative movements in the bending of the rope on the traction sheave.
- Another means of preventing frictional wear on the strands 4 could be an elastic filling compound which bonds the strands 4 together without unduly reducing the flexibility of the rope 1.
- a strand 4 is typically made as follows: 1000 fibers 5 with 12 ⁇ m diameter form 1 yarn. 11-12 yarns will then go to a strand 4.
- Fig. 2 shows a toothed belt
- Fig. 3 shows a poly-V belt
- Fig. 4 shows a double rope.
- the aramid fibers 5 consisting of highly oriented molecular chains have a high tensile strength. However, in contrast to steel, the aramid fiber 5 has a rather low transverse strength because of its atomic structure. For this reason, no conventional steel cable locks for Seilendbefest Trent of synthetic fiber ropes 1 can be used, since the clamping forces acting in these components greatly reduce the breaking load of the rope 1.
- a suitable Seilenditati for synthetic fiber ropes 1 is already by the PCT / CH94 / 00044 known.
- Figure 5 shows a perspective view of the structure of the synthetic fiber rope according to the invention 1.
- the stranded fibers 4 made of aramid or beaten strands 4 are struck including the fillets 9 by a soul 10 layers left or right.
- Between an inner and the outer strand layer 3 of the friction-reducing intermediate jacket 7 is attached.
- the outermost strand layer 3 is covered by the casing 2.
- the surface 11 of the casing 2 can be structured.
- the object of the sheath 2 is to ensure the desired coefficient of friction to the traction sheave and protect the strands 4 from mechanical and chemical damage and UV rays.
- the load is carried exclusively by the strands 4.
- the rope 1 constructed from aramid fibers 5 has, with the same cross-section, a significantly higher load-bearing capacity compared with a steel cable and only one-fifth to one-sixth the specific weight. For the same load capacity, therefore, the diameter of a synthetic fiber rope 1 compared to a conventional steel cable can be reduced.
- the rope 1 is completely protected against corrosion. Maintenance such as steel cables, eg to grease the ropes, is no longer necessary.
- FIG. 6 shows a schematic representation of a section through an inventive reinforced fiber 5 made of aramid
- Fig. 7 a perspective view of the invention reinforced fiber reproduces.
- the phase distribution is such that aramid forms the first phase or base material and that the reinforcing particles form the second phase.
- Particles 12, also called the second phase are introduced into the base material 13 and distributed.
- the second phase indicates a higher modulus of elasticity than that of the first phase 13 or at least indicates such mechanical and chemical properties that the elastic modulus of the reinforced aramid fiber becomes higher than that of the unreinforced aramid fiber.
- the second phase 12 may for example consist of a very hard plastic, a stiffer polymer than aramid, ceramic, carbon, glass, steel, titanium, special metal alloys and / or intermetallic phases.
- stiff is meant a higher modulus of elasticity than that of aramid.
- the geometric shape of the particles 12 can lead to a distribution of spheres, capsules, globules, short and / or long fibers.
- Fig. 8 For example, Figure 4 shows various geometric embodiments of the second phase fiber-reinforcing particles which may take the form of spheres a, approximately spherical granules b, slices c, short fibers d or long fibers e distributed in the aramid matrix.
- the fibers of the second phase 12 may become as long as the fibers 5 of aramid and run parallel to and be incorporated as in Fig. 9 is pictured.
- the distribution and density of the particles 12 is preferably homogeneous in aramid 13.
- the orientation of the fibers may be random (random), as in Fig. 7 shown, or have a preferred direction relative to the longitudinal direction of the fiber 5, such as in Fig. 9 ,
- the modulus of elasticity of the entire fiber 5 in the longitudinal direction and / or in the transverse direction of the fiber 5 is increased. Also, the breaking tension of the rope is increased and the life of the rope is prolonged compared to the case of the unreinforced rope.
- the introduction of the second phase in order to optimize the mechanical properties of an aramid rope, makes it possible to avoid the known disadvantages of using such cables as lifting means for elevators.
- the modulus of elasticity of the entire rope is increased in the longitudinal direction and in the transverse direction so that the requirements of the rope can be achieved as a support means for a lift system with a large lifting height.
- the life and the breaking and tensile strength of the reinforced according to the invention aramid rope are substantially increased and thus satisfy by far the requirements placed in the area of elevators safety. At the same time, the weight of the reinforced aramid rope remains substantially smaller than that of a corresponding steel rope of comparable strength.
- the base material 13 of the fiber 5 may be replaced by other synthetic compositions having sufficient strength.
- the reinforcing particles 12 moreover allow the use of materials as green material 13, which would not be possible without the positive effect of the reinforcement.
- reinforcing particles 12 in the first phase 13 is also conceivable in elevator ropes, which have a different structure and arrangement of the strands than those of in Fig. 5 have shown rope.
- elevator belts can also be reinforced by particles 12 and thus have more suitable mechanical properties in order to be used as lifting or blowing agent for lifts.
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Kunstoffsiel oder Riemen als Tragmittel für Aufzüge gemäss der Definition der Patentansprüche.
- Bei einem Aufzug wird eine Treibscheibe oft verwendet, um eine Kabine zu bewegen. Bei einem solchen Treibscheiben-Aufzug sind Treibscheibe und Kabine bspw. über ein Seil miteinander verbunden. Ein Antrieb versetzt die Treibscheibe in Drehbewegung. Durch einen Reibschluss zwischen Treibscheibe und Seil wird die Drehbewegung der Treibscheibe in eine Bewegung der Kabine umgesetzt. Das Seil dient dabei als kombiniertes Trag- bzw. Treibmittel, während die Treibscheibe als Kraftübertragungsmittel dient:
- In seiner Funktion als Tragmittel trägt das Seil ein Betriebsgewicht des Aufzuges, bestehend aus dem Leergewicht der Kabine, der Nutzlast des Aufzuges, einem optionalen Gegengewicht und dem Eigengewicht des Seils. Das Seil wird dabei hauptsächlich durch Zugkräfte belastet. Bspw. hängen Kabine und Gegengewicht entlang der Schwerkraft am Tragmittel.
- In seiner Funktion als Treibmittel zum Bewegen der Kabine wird das Seil an eine Antriebsfläche der Treibscheibe gepresst. Das Seil wird dabei Press- und Biegebeanspruchungen ausgesetzt. Bspw. wird das Seil durch das Betriebsgewicht des Aufzuges an einen Umfang der Treibscheibe gepresst, so dass sich Seil und Treibscheibe im Reibschluss befinden.
- In seiner Funktion als Kraftübertragungsmittel überträgt die Treibscheibe die Kraft des Antriebes auf das Seil. Wichtige Parameter dabei sind ein materialspezifischer Reibwert zwischen Treibscheibe und Seil und ein konstruktionsspezifischer Umschlingungswinkel der Treibscheibe durch das Seil.
- Bis heute werden im Aufzugsbau Stahlseile verwendet, welche mit Treibscheibe, Kabine und Gegengewicht verbunden sind. Die Verwendung von Stahlseilen bringt jedoch einige Nachteile mit sich. Durch das hohe Eigengewicht des Stahlseiles sind der Hubhöhe einer Aufzugsanlage Grenzen gesetzt. Desweitem ist der Reibwert zwischen der metallenen Treibscheibe und dem Stahlseil so gering, dass durch verschiedene Massnahmen wie spezielle Rillenformen oder spezielle Rillenfütterungen in der Treibscheibe oder durch Vergrössem des Umschlingungswinkels der Reibwert erhöht werden muss. Ausserdem wirkt das Stahlseil zwischen dem Antrieb und der Kabine als Schallbrücke, was eine Minderung des Fahrkomforts bedeutet. Um diese unerwünschten Wirkungen zu reduzieren, bedarf es aufwendiger konstruktiver Massnahmen. Zudem ertragen Stahlseile, gegenüber den Kunststoffseilen, eine geringere Biegezyklenzahl, sind der Korrosion ausgesetzt und müssen regelmässig gewartet werden.
WO 84/02354 - Kunststoffseile bestehen normalerweise aus mehreren zusammengewickelten und/oder zusammengepackten tragenden Litzen, wie von den Patenten
US 4 887 422 ,US 4 640 179 ,US 4 624 097 ,US 4 202 164 ,US 4 022 010 undEP 0 252 830 zu entnehmen ist. - Die Patente
US 5 566 786 undUS 2002/0000347 offenbaren den Einsatz eines Kunststoffseils als Trag- bzw. Treibmittel für Aufzüge, welches mit der Treibscheibe, Kabine und Gegengewicht verbunden ist, wobei das Seil aus tragenden Kunststofflitzen besteht. Die Litzenlage wird imUS 5 566 786 durch eine Ummantelung abgedeckt, deren Aufgabe darin besteht, den gewünschten Reibwert zur Treibscheibe zu gewährleisten und die Litzen vor mechanischen und chemischen Beschädigungen und UV-Strahlen zu schützen. Die Last wird ausschliesslich durch die Litzen getragen. - Trotz der erheblichen Vorteile gegenüber Stahlseilen weisen die im Patent
US 5 566 786 beschriebenen Kunststoffseile auch auf beträchtliche Einschränkungen hin, wie auch imUS 2002/0000347 genannt wird. - Kunststoffseile weisen auf eine sehr gute longitudinale Festigkeit hin, der aber eine schlechte radiale Festigkeit entgegensteht. Die Kunststoffseile ertragen mit Schwierigkeit den auf ihre äussere Fläche ausgeübten Druck, der zu einer unerwünschten verkürzten Lebensdauer des Seils führen kann. Schliesslich ist der Elastizitätsmodul der heute eingesetzten Kunststoffseile zu klein für Aufzüge mit grösseren Hubhöhen: unerwünschte Verlängerungen des Seils treten auf und lästige Schwingungen des in Bewegung gesetzten Aufzugs werden vom Benutzer bemerkt, vor allem wenn die Länge des Seils eine bestimmte Grenze überschritten hat.
- Riemen als Trag- bzw. Treibmittel sind aus
US2002/0000347 bekannt. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Seil beziehungsweise Riemen als Tragmittel bzw. Treibmittel für Aufzüge der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welches die vorgenannten Nachteile nicht aufweist und mittels welchem der Fahrkomfort und Sicherheit erhöht wird. Insbesondere sollen die folgenden Nachteile beseitigt werden: die unerwünschte verkürzte Lebensdauer des Seils, der zu kleine Elastizitätsmodul des Seils, die unerwünschten Verlängerungen des Seils und die lästigen Schwingungen des in Bewegung gesetzten Aufzugs.
- Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäss der Definition der Patentansprüche gelöst.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass die Litzen eines aus mehreren Lagen bestehenden, ummantelten Seils beziehungsweise Riemens aus Kunststoff, durch die Einführung einer zweiten Phase in das die Fasern bildende Aramid verstärkt werden und somit einen höheren Elastizitätsmodul aufweisen als denjenigen der unverstärkten Litzen. - Nach der klassischen Definition der Physikalischen Chemie wird mit Phase hier gemeint ein fester, flüssiger oder gasförmiger Körper, der homogene oder mindestens ohne Diskontinuität variierende physikalische und chemische Eigenschaften aufweist, wie zum Beispiel Zusammensetzung, Elastizitätsmodul, Dichte usw. (Siehe P. Atkins, "Physikalische Chemie", VCH, Weinheim, 1987, Seite 201)
- Formal wird eine Phase nach Gibbs wie folgt definiert: Eine Phase ist ein Zustand der Materie, in dem sie bezüglich ihrer chemischen Zusammensetzung und bezüglich ihres physikalischen Zustandes durch und durch gleichförmig ist.
- Diese Definition stimmt mit dem üblichen Gebrauch des Wortes Phase überein. Danach ist ein Gas oder eine Gasmischung eine einzelne Phase; ein Kristall ist eine einzelne Phase; und zwei vollständig miteinander mischbare Flüssigkeiten bilden ebenfalls eine einzelne Phase. Auch Eis ist eine einzelne Phase, selbst wenn es in kleine Bruchstücke zerteilt ist. Ein Brei aus Eis und Wasser ist dagegen ein System mit zwei Phasen, wenn es auch schwierig ist, in diesem System die Phasengrenzen zu lokalisieren.
- Eine Legierung aus zwei Metallen ist ein Zweiphasen-System, wenn die beiden Metalle nicht mischbar sind, aber ein Einphasen-System, wenn sie miteinander mischbar sind.
- Das erzielte verstärkte Seil weist auf einen höheren Elastizitätsmodul in der longitudinalen Richtung als denjenigen des unverstärkten Seils hin. Ausserdem weist das erzielte verstärkte Seil auch auf einen höheren Elastizitätsmodul, auf eine höhere Festigkeit sowie auf eine höhere Bruchspannung in der radialen Richtung und auf eine längere Lebensdauer als diejenigen des Seils ohne Verstärkung hin.
- Im folgenden wird die Erfindung anhand von beispielhaften Ausführungsformen gemäss der
Figuren 1-9 im Detail erläutert. Hierbei zeigt: -
Fig.1 ein Schnitt durch ein herkömmliches Kunststoffseil nach dem bisherigen Stand der Technik, -
Fig. 2 ein Zahnriemen -
Fig. 3 ein Poly-V-Riemen -
Fig. 4 ein Doppelseil (Twin-Rope) -
Fig.5 eine perspektivische Darstellung des herkömmlichen Kunststoffseils nach dem bisherigen Stand der Technik, -
Fig.6 ein Schnitt durch eine erfindungsgemäss verstärkte Faser, -
Fig.7 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäss verstärkten Faser -
Fig.8 verschiedene geometrische Ausführungsformen der die Faser verstärkenden zweiten Phase. -
Fig.9 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäss verstärkten Faser, falls die verstärkende zweite Phase aus langen orientierten Fasern besteht, die in der Matrix aus Aramid eingebaut werden und parallel zur Faser aus Aramid verlaufen. -
Fig.1 zeigt einen Schnitt durch ein herkömmliches Kunststoffseil 1. Eine Ummantelung 2 umgibt eine äusserste Litzenlage 3. Die Ummantelung 2 aus Kunststoff, vorzugsweise Polyurethan, erhöht den Reibwert des Seiles 1 auf einer Treibscheibe. Die äusserste Litzenlage 3 muss so hohe Bindekräfte zur Ummantelung 2 aufweisen, dass sich diese durch die bei Belastung des Seils 1 auftretenden Schubkräfte nicht verschiebt oder Aufstauchungen bildet. Diese Bindekräfte werden erreicht, indem die Kunststoffummantelung 2 aufgespritzt (extrudiert) wird, so dass alle Zwischenräume in dem äusseren Litzenträger ausgefüllt sind und eine grosse Haltefläche gebildet wird (sieheEP 0672781 ). Die Litzen 4 werden aus einzelnen Fasern 5 aus Aramid gedreht oder geschlagen. Jede einzelne Litze 4 wird zum Schutz der Fasern 5 mit einem Imprägniermittel, z.B. Polyurethanlösung, behandelt. Die Biegewechselfähigkeit des Seils 1 ist abhängig vom Anteil des Polyurethans an jeder Litze 4. Je höher der Anteil des Polyurethans, desto höher wird die Biegewechselleistung. Mit steigendem Polyurethananteil sinkt jedoch die Tragfähigkeit und der E-Modul des Kunstfaserseils 1 bei gleichem Seildurchmesser. Der Polyurethananteil zur Imprägnierung der Litzen 4 kann je nach gewünschter Biegewechselleistung und Querdruckempfindlichkeit z.B. zwischen zehn und sechzig Prozent liegen. Zweckmässigerweise können die einzelnen Litzen 4 auch durch eine geflochtene Hülle aus Polyesterfasern geschützt werden. - Um auf der Treibscheibe einen Verschleiss der Litzen durch gegenseitige Reibung aneinander zu vermeiden, wird zwischen der äussersten Litzenlage 3 und der inneren Litzenlage 6 deshalb ein reibungsmindernder Zwischenmantel 7 angebracht. Damit wird bei der äussersten Litzenlage 3 und bei inneren Litzenlagen 6, welche bei der Biegung des Seils an der Treibscheibe die meisten Relativbewegungen durchführen, der Verschleiss gering gehalten. Ein anderes Mittel zur Verhinderung von Reibungsverschleiss an den Litzen 4 könnte eine elastische Füllmasse sein, die die Litzen 4 miteinander verbindet ohne die Biegsamkeit des Seils 1 zu stark zu vermindern.
- Eine Litze 4 wird typischerweise wie Folgendes hergestellt: 1000 Fasern 5 mit 12 µm Durchmesser bilden 1Garn. 11-12 Garne werden danach zu einer Litze 4 verschlagen.
- Natürlich kann der Fachmann bei Kenntnis der vorliegenden Erfindung das tragende Seil auch ohne Einsatz einer Treibscheibe verwenden. Auch kann der Fachmann eine Ausführung als Doppelseil (Twin-Rope) oder als Riemen wie in
Fig. 2-4 gezeigt verwenden.Fig. 2 zeigt einen Zahnriemen,Fig. 3 zeigt einen ein Poly-V-Riemen,Fig. 4 zeigt ein Doppelseil. - Anders als reine Halteseile müssen angetriebene Aufzugseile sehr kompakt und fest gedreht bzw. geflochten werden, damit sie sich auf der Treibscheibe nicht verformen oder infolge des Eigendralls oder Ablenkung zu drehen beginnen. Die Lücken und Hohlräume zwischen den einzelnen Lagen der Litzen 4 können daher mittels Füllitzen 9, welche gegen andere Litzen 4 stützend wirken können, ausgefüllt werden, um eine nahezu kreisförmige Litzenlage 6 zu erhalten und den Füllungsgrad zu erhöhen und um die Umfangshülle des Seils runder zu gestalten. Diese Füllitzen 9 bestehen aus Kunststoff, z.B. aus Polyamid.
- Die aus hochgradig orientierten Molekülketten bestehenden Fasern 5 aus Aramid weisen eine hohe Zugfestigkeit auf. Im Gegensatz zu Stahl hat die Faser 5 aus Aramid aufgrund ihres atomaren Aufbaus jedoch eine eher geringe Querfestigkeit. Aus diesem Grund können keine herkömmlichen Stahl-Seilschlösser zur Seilendbefestigung von Kunstfaserseilen 1 verwendet werden, da die in diesen Bauteilen wirkenden Klemmkräfte die Bruchlast des Seiles 1 stark reduzieren. Eine geeignete Seilendverbindung für Kunstfaserseile 1 ist bereits durch die
PCT/CH94/00044 -
Fig.5 zeigt eine perspektivische Darstellung des Aufbaus des erfindungsgemässen Kunstfaserseils 1. Die aus Fasern 5 aus Aramid gedrehten oder geschlagenen Litzen 4 werden inklusive der Füllitzen 9 um eine Seele 10 lagenweise links- oder rechtsgängig geschlagen. Zwischen einer inneren und der äussersten Litzenlage 3 wird der reibungsmindernde Zwischenmantel 7 angebracht. Die äusserste Litzenlage 3 wird durch die Ummantelung 2 abgedeckt. Zur Bestimmung eines definierten Reibwertes kann die Oberfläche 11 der Ummantelung 2 strukturiert ausgeführt werden. Die Aufgabe der Ummantelung 2 besteht darin, den gewünschten Reibwert zur Treibscheibe zu gewährleisten und die Litzen 4 vor mechanischen und chemischen Beschädigungen und UV-Strahlen zu schützen. Die Last wird ausschliesslich durch die Litzen 4 getragen. Das aus Fasern 5 aus Aramid aufgebaute Seil 1 weist bei gleichem Querschnitt im Vergleich zu einem Stahlseil eine wesentlich höhere Tragfähigkeit und nur ein Fünftel bis ein Sechstel des spezifischen Gewichtes auf. Für die gleiche Tragfähigkeit kann deshalb der Durchmesser eines Kunstfaserseils 1 gegenüber einem herkömmlichen Stahlseil reduziert werden. Durch die Verwendung der obengenannten Materialien ist das Seil 1 gänzlich gegen Korrosion geschützt. Eine Wartung wie bei Stahlseilen, z.B. um die Seile zu fetten, ist nicht mehr notwendig. -
Fig.6 zeigt eine schematische Darstellung eines Schnitts durch eine erfindungsgemäss verstärkte Faser 5 aus Aramid, währendFig. 7 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäss verstärkten Faser wiedergibt. Die Phasenverteilung erfolgt so, dass Aramid die erste Phase oder Grundmaterial bildet und dass die verstärkenden Teilchen die zweite Phase bilden. Teilchen 12, auch zweite Phase genannt, werden in das Grundmaterial 13 eingeführt und verteilt. Die zweite Phase weist auf einen höheren Elastizitätsmodul als denjenigen der ersten Phase 13 hin oder mindestens weist auf derartige mechanischen und chemischen Eigenschaften hin, dass der Elastizitätsmodul der verstärkten Faser aus Aramid höher wird als derjenige der unverstärkten Faser aus Aramid. - Die zweite Phase 12 kann zum Beispiel aus einem sehr harten Kunststoff, aus einem steiferen Polymer als Aramid, aus Keramik, Karbon, Glass, aus Stahl, Titanium, besonderen Metalllegierungen und/oder intermetallischen Phasen bestehen. Unter steif wird ein höherer E-Modul als derjenige von Aramid verstanden.
- Die geometrische Form der Teilchen 12 kann zu einer Verteilung von Sphären, Kapseln, Globulen, kurzen und/oder langen Fasern führen.
Fig. 8 zeigt beispielweise verschiedene geometrische Ausführungsformen der die Faser verstärkenden Teilchen der zweiten Phase, die die Form von Sphären a, annähernd sphärischen Körnchen b, Scheiben oder Plättchen c, kurzen Fasern d oder langen Fasern e annehmen kann, die in der Matrix aus Aramid verteilt werden. - Im extrem Fall können die Fasern der zweiten Phase 12 so lang wie die Fasern 5 aus Aramid werden und parallel zu deren verlaufen und eingebaut werden, wie in
Fig. 9 dargestellt wird. - Die Verteilung und die Dichte der Teilchen 12 ist vorzugsweise homogen in Aramid 13. Im Fall von kürzen und/oder längen Fasern kann die Orientierung der Fasern zufällig (random) sein, wie in
Fig. 7 dargestellt, oder eine bevorzugte Richtung gegenüber der Längsrichtung der Faser 5 aufweisen, wie zum Beispiel inFig. 9 . - Dank der Wirkung der verstärkenden Teilchen 12 in der ersten Phase 13 wird der Elastizitätsmodul der gesamten Faser 5 in der Längsrichtung und/oder in der Querrichtung der Faser 5 erhöht. Auch wird die Bruchspannung des Seils erhöht und die Lebensdauer des Seils verlängert im Vergleich mit dem Fall des unverstärkten Seils.
- Die Einführung der zweiten Phase, um die mechanischen Eigenschaften eines AramidSeils zu optimieren, ermöglicht die bekannten Nachteile der Anwendung solcher Seile als Tragmittel für Aufzüge zu vermeiden. Der Elastizitätsmodul des gesamten Seils wird in der Längsrichtung sowie in der Querrichtung so erhöht, dass die Anforderungen des Seils als Tragmittel für eine Aufzugsanlage mit grosser Hubhöhe erreicht werden können.
- Die Lebensdauer sowie die Bruch- und Dehnfestigkeit des nach der Erfindung verstärkten Aramidseils werden wesentlich erhöht und genügen somit bei weitem den im Bereich Aufzüge gestellten Anforderungen bezüglich Sicherheit. Zugleich bleibt der Gewicht des verstärkten Aramidseils wesentlich kleiner als derjenige eines entsprechenden Stahlseils mit vergleichbarer Festigkeit.
- Methoden für die Herstellung einer durch Mikrofasern verstärkten Faser aus Aramid derart wie diese der vorliegenden Erfindung sind zum Beispiel in
US 2001/0031594 offenbart. - Das Grundmaterial 13 der Faser 5 kann durch andere synthetischen Zusammensetzungen ersetzt werden, die eine genügende Festigkeit aufweisen. Die verstärkenden Teilchen 12 ermöglichen überdies den Einsatz von Werkstoffen als Gründmaterial 13, die ohne die positive Auswirkung der Verstärkung nicht in Frage kommen würden.
- Die Einführung von verstärkenden Teilchen 12 in die erste Phase 13 ist denkbar auch in Aufzugsseilen, die eine andere Struktur und Anordnung der Litzen als diejenigen des in
Fig. 5 dargestellten Seils aufweisen. - Ausser Aufzugsseilen können auch Aufzugsriemen durch Teilchen 12 verstärkt werden und somit geeignetere mechanische Eigenschaften aufweisen, um als Trag- bzw. Treibmittel für Aufzüge angewandt zu werden.
Claims (7)
- Kunststoffseil oder Riemen für Aufzüge (1) mit tragenden Litzen (4), welche Litzen aus mehreren Fasern (5) bestehen und von einer Ummantelung (2) umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Fasern (5) aus mindestens zwei Phasen (12, 13) besteht.
- Seil oder Riemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Phase (13) des Materials der Fasern (5) aus einem Grundmaterial wie Kunststoff, synthetischen Zusammensetzungen, Aramid, Zylon besteht und die zweite Phase (12) des Materials der Fasern (5) aus einem Verstärkungsmaterial besteht, welches den Elastizitätsmodul der Fasern in der longitudinalen und/oder radialen Richtung der Fasern erhöht.
- Seil oder Riemen nach Anspruch 2, wobei das Verstärkungsmaterial der Fasern einen höheren Elastizitätsmodul als denjenigen des Grundmaterials aufweist.
- Seil oder Riemen nach einem der Anspruche 1 bis 3, wobei das Verstärkungsmaterial in Form von langen und/oder kurzen Fasern, Kapseln, Sphären, im eine Matrix bildenden Grundmaterial angeordnet und verteilt ist.
- Aufzug mit einem Kunststoffseil oder Riemen mit tragenden Litzen nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
- Verfahren zur Herstellung eines Aufzugs-Kunststoffseils oder -Riemens mit tragenden Litzen, welche Litzen aus mehreren Fasern bestehen und von einer Ummantelung umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Phasen zusammengefügt und/oder vermischt werden, um die Fasern zu bilden.
- Verfahren zur Herstellung eines Aufzugs-Seils oder -Riemens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Phase des Materials der Fasern aus einem Grundmaterial wie Kunststoff, synthetischen Zusammensetzungen, Aramid, Zylon besteht und die zweite Phase des Materials der Fasern aus einem Verstärkungsmaterial besteht, welches den Elastizitätsmodul der Fasern in der longitudinalen und/oder radialen Richtung der Fasern erhöht.
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