ES2202984T3

ES2202984T3 - Cable torcido de fibra sintetica.

Info

Publication number: ES2202984T3
Application number: ES99120587T
Authority: ES
Inventors: Claudio Dipl.-Ing. De Angelis
Original assignee: Inventio AG
Current assignee: Inventio AG
Priority date: 1998-10-23
Filing date: 1999-10-16
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2019-10-16
Also published as: AU5601199A; EP0995832A2; ATE243790T1; BR9904960B1; AU756246B2; NO995172L; JP2000192378A; TR199902592A3; HK1029149A1; CA2287080A1; CA2287080C; CN1190551C; DE59906075D1; IL132299A; BR9904960A; IL132299A0; NO315524B1; DK0995832T3; ZA996632B; US6314711B1

Abstract

Cable de fibra sintética, compuesto de, como mínimo, cordones de fibra sintética portantes (10, 11, 12; 33, 34, 35, 27) trenzados entre si formando dos capas de cordones (14, 16; 28, 29) concéntricas, donde el cordón de una capa exterior de cordones (21; 28) está separado de los cordones (10, 11; 233, 34, 35) de una capa de cordones (16; 29) interna y adyacente por medio de una capa intermedia (20; 31), caracterizado porque el cordón (12; 27) de la capa exteriores de cordones (21; 28) está trenzada con la capa de cordones (16; 29) interna adyacente en capas cruzadas y porque la capa intermedia (20; 31) puede deformarse elásticamente y se apoya de tal forma sobre los cordones (10, 11, 12; 33, 34, 35, 27) que la capa intermedia (20; 31) sigue un movimiento relativo de los cordones (10, 11, 12; 33, 34, 35, 27) debido a una deformación elástica.

Description

Cable torcido de fibra sintética.

La invención se refiere a un cable de fibra sintética, de preferencia de poliamida aromática, según el preámbulo de la reivindicación 1.

Los cables son elementos de máquinas importantes sometidos a un esfuerzo grande, especialmente en la técnica del transporte como por ejemplo en el caso de ascensores, la construcción de grúas y en minas de explotación a cielo abierto. Especialmente múltiples son las solicitaciones de cables accionados, como los que se utilizan, por ejemplo, en la construcción de
ascensores.

En las instalaciones tradicionales de ascensores, el bastidor de una cabina guiada en un hueco de ascensor y un contrapeso están unidos entre si por medio de un cable de acero. Para elevar y bajar la cabina y el contrapeso, el cable pasa por encima de una polea motriz accionada por un motor de accionamiento. El par de accionamiento se aplica bajo cierre de fuerza por fricción al segmento del cable apoyado por encima del arco abrazado. Aquí, el cable está sometido a una gran tensión transversal. Al cambiar la dirección del cable sobre la polea motriz bajo carga, los cordones realizan movimientos relativos con el fin de compensar diferencias de tensiones de tracción.

En las instalaciones de ascensor son necesarias grandes longitudes de cable y por razones energéticas existe la necesidad de masas lo más reducidas posible. Los cables de fibra sintética de alta resistencia, por ejemplo de aramidas o poliamidas aromáticas con cadenas de moléculas con un alto grado de orientación, cumplen este requisito mejor que los cables de acero.

Los cables estructurados con fibras de aramida tienen, con la misma sección transversal, si se comparan con los cables de acero tradicionales, una capacidad portante considerablemente mayor y solamente un quinto o hasta un sexto del peso específico. En contra del acero, sin embargo, la fibra de aramida tiene un alargamiento de rotura y una resistencia al cizallamiento reducidas debido a su estructura atómica.

Por lo tanto, para someter las fibras de aramida, durante su paso por encima de la polea motriz, a tensiones transversales lo más reducidas posible se propone, por ejemplo en la EP 0 672 781 A1, un cable de fibra de aramida adecuado como cable motriz. Entre las capas exteriores e interiores de cordones se ha previsto una envolvente intermedia que impide un contacto de diferentes capas de cordones entre si y reduce así el desgaste por el rozamiento mutuo. El cable de aramida así explicado y anteriormente conocido ofrece valores satisfactorios en cuanto a la vida útil, una gran resistencia a la abrasión y resistencia a flexiones alternativas. Sin embargo, se ha observado que existe la posibilidad de que en el cable motriz, sometido a solicitaciones permanentes, debido al trenzado paralelo por encima de una longitud parcial que parte de la polea motriz, actúa un par de giro y la longitud parcial del cable se enrosca o desenrosca. Como consecuencia de las solicitudes que actúan en ese momento, pueden producirse modificaciones en la estructura que dan como resultado un exceso de longitud en diferentes cordones exteriores. Las longitudes en exceso se siguen transmitiendo por el cable en caso de pasos repetidos del segmento del cable por encima de la polea motriz. Una modificación de la estructura
constructiva del cable de este tipo no es deseada, ya que podría conducir a una reducción de la resistencia del cable a la rotura o un fallo del cable.

La DE 36 31 211 A1, revela un cable de acero sin torsión en construcción de muchos cordones y muchas capas con un núcleo de cable y una capa final trenzada en dirección contraria de torsión, estando el núcleo de cable formado exclusivamente por cordones redondos y la capa final solamente por una capa de cordones planos. Los alambres de acero de la capa final están sometidos, debido a la forma ovalada de los cordones a solicitaciones permanentes irregulares de flexión y torsión que permiten una compensación de los pares de torsión orientados por sección transversal entre la suma de los segmentos de cordones dirigidos hacia la derecha y hacia la izquierda solamente de forma limitada.

El objetivo de la invención consiste en un cable de fibra sintética con una estructuración no activa referente a la torsión y en proporcionar una transmisión de pares comparativa alrededor del contorno del

\hbox{cable.}

Este objetivo se alcanza según la invención por medio de un cable de fibra sintética con las características indicadas en la reivindicación 1.

Las ventajas obtenidas con la invención consisten en que los pares de torsión que se producen bajo la carga y son debidos a la estructura del cable se compensan mutuamente por el trenzado de torsión opuesta de los cordones de la capa final con los cordones interiores portantes y en que se consigue así una estructura del cable no activa referente a la torsión hacía el exterior. Las ventajas se obtienen en principio para cada cable sometido a esfuerzo de tracción según la invención, independientemente de si se trata de un cable para utilización dinámica o estática.

Es ventajoso estructurar la capa interior de cordones con cordones de diámetros diferentes. Una disposición alternativa de cordones con un gran diámetro y de cordones con un pequeño diámetro produce una capa de cordones con una sección transversal prácticamente circular y un mayor grado de relleno. En su totalidad, los cordones están en estrecho contacto y se apoyan entre si, lo que da por resultado un cableado muy compacto y resistente que se deforma poco en la polea motriz y no tiene tendencia a desenroscarse.

Además, uno recorrido paralelo de cordones sobrepuestos de diferentes capas proporciona un contacto de línea y, por lo tanto, una presión superficial considerablemente menor en dirección transversal de los cordones. Esto es aplicable en el mismo sentido a las fibras de aramida de un cordón. Si las fibras sintéticas de un cordón están torcidas en la misma dirección de torsión que el cordón mismo se consigue una mejor cohesión del trenzado.

Además, se puede incrementar la vida útil de cordones de trenzado paralelo si, por ejemplo, con un trenzado de dos capas de torsión paralela se ha previsto una dirección de torsión de las fibras de cordones de una capa de cordones opuesta a la dirección de torsión de las fibras de cordones de otras capas de cordones.

Una distribución ventajosa de las fuerzas, que actúan sobre un cable de fibra sintética utilizado como cable motriz, sobre la sección transversal completa de los cordones, se consigue según un tipo de ejecución preferido de la invención, mediante un trenzado de los cordones situados exteriormente y los cordones de la capa interior de cordones entre si con una relación de paso de trenzado de 1,5 a 1,8. Al estar el cable sometido a carga se produce una distribución homogénea de las tensiones a todos los cordones altamente resistentes. Así, todos los cordones contribuyen a la resistencia a la tracción del cable, debido a lo cual se produce una alta resistencia a flexiones alternativas y, en suma, una larga vida útil del cable.

En otras subreivindicaciones se indican desarrollos y mejoras ventajosas de la invención indicada en la reivindicación 1.

A continuación, se explican más detalles del cable en capas cruzadas fabricado con un trenzado de varios pasos según la invención, con ayuda de los ejemplos de ejecución representados en los dibujos. Los dibujos muestran:

- La figura 1, una representación esquemática de una instalación de ascensor con una inversión de 2:1.

- La figura 2, una representación en perspectiva de un primer ejemplo de ejecución del cable en capas cruzadas de la invención.

- La figura 3, una vista en sección transversal de un segundo ejemplo de ejecución de la invención.

La figura 1, es una representación esquemática de una instalación de ascensor con una inversión del cable de 2:1 por encima de dos poleas de inversión 2, 3. Las conexiones de los extremos 4 del cable de ascensor 1 se realizan en esta disposición no en la cabina 5 y en el contrapeso 6 sino, en cada caso, en el extremo superior del hueco 7. Se puede ver claramente la inversión del cable de ascensor 1, que soporta la cabina 5 y el contrapeso 6, por encima de las dos poleas de inversión 2 y 3 y la polea motriz 8.

En la figura 2 se ha representado un primer ejemplo de ejecución del cable de ascensor 1 según la invención. Los cordones 9, 10, 11, 12 utilizados para el cable de ascensor 1 se tuercen o torsionan de fibras de aramida individuales. Cada fibra individual de aramida, como también el cordón mismo 9, 10, 11, 12, se tratan con una sustancia de impregnación para protección de la fibra, como por ejemplo una solución de poliuretano. La proporción de poliuretano puede estar comprendida, según el rendimiento de flexiones alternantes deseado, por ejemplo entre un diez y un sesenta por ciento.

El cable de ascensor 1 está estructurado con un cordón de núcleo 9, alrededor del cual se han colocado en la primera dirección de torsión 13 cinco cordones iguales 10 de una primera capa de cordones 14 en forma helicoidal, con los cuales se han trenzado diez cordones 10, 11 de una segunda capa de cordones 15 en un paso de trenzado paralelo en una relación equilibrada entre torsión de fibras y torsión de trenzado de cordones. Las fibras de aramida pueden tener un paso de trenzado en la misma dirección o en dirección opuesta al de los cordones de su capa de cordones correspondiente. En el caso de un paso de trenzado igual se obtiene una mejor cohesión del trenzado en estado sin carga. Se puede incrementar la vida útil si la dirección de torsión de las fibras de la primera capa de cordones 13 es opuesta a la dirección de torsión de las fibras de los cordones 10, 11 de la segunda capa de cordones 16 o viceversa.

La segunda capa de cordones 16 se compone de una disposición alterna de dos tipos de en cada caso cinco cordones 10, 11 iguales. Cinco cordones 11 con un diámetro mayor se apoyan de forma helicoidal en las concavidades de la primera capa portante de cordones 14, mientras que cinco cordones 10 con el diámetro de los cordones 10 de la primera capa de cordones 14 se apoyan sobre los segmentos convexos 17 de la capa de cordones 14 portante llenando así los intersticios 18 entre dos cordones 11 adyacentes con el mismo diámetro. De esta forma, el núcleo del cable 19 de doble trenzado en paralelo está provisto de una segunda capa de cordones 16 con un contorno exterior prácticamente cilíndrico que ofrece ventajas, descritas más adelante, al actuar junto con una envolvente intermedia 20.

Bajo carga axial del cable de ascensor 1, el trenzado paralelo del núcleo del cable 19 genera un par de giro opuesto a la dirección de la dirección de torsión 13.

Con el núcleo del cable 9 se han trenzado aproximadamente 17 cordones 12 en una segunda dirección de torsión 15 opuesta a la primera dirección de torsión 13 formando una capa final de cordones 22 en torsión de cable. La relación de longitud de torsión de los cordones situados al exterior 12 con los cordones 10, 11 de las capas de cordones interiores 14, 16 es en el ejemplo de ejecución representado de 1,6. En principio es ventajosa una relación de longitud de torsión del trenzado en capas cruzadas en el rango de 1,5 a 1,8. De ello resulta un ángulo de inclinación esencialmente idéntico de los cordones 10, 11 de colocación helicoidal de las segundas capas interiores de cordones 14, 16 y de los cordones 12 de la capa final de cordones 21 con una tolerancia admisible en el rango de +/- 2 grados de ángulo. El trenzado de la capa final de cordones 21 genera un par de giro bajo carga que gira en dirección opuesta a la segunda dirección de trenzado 15.

Entre la capa final de cordones 21 trenzada en una segunda dirección de torsión 15 y los cordones 10, 11 de la segunda capa de cordones 15 se ha previsto una envolvente intermedia. La envolvente intermedia cubre la segunda capa de cordones 15 en forma de manguera e impide el contacto de los cordones 10, 11 con los cordones 12. De esta forma se evita el desgaste de los cordones 10, 11, 12 por el roce mutuo al pasar el cable de ascensor 1 por encima de la polea motriz 8 y el desplazamiento relativo mutuo de los cordones 10, 11, 12 que se produce en ese momento.

Otra función de la envolvente intermedia 20 consiste en la transmisión del par de giro que se genera, estando el cable de ascensor 1 sometido a carga, en la capa final de cordones 21, a la segunda capa de cordones 16 y por lo tanto al núcleo del cable 19, cuyo trenzado paralelo con la primera dirección de torsión 13 genera bajo carga axial del cable 1 un par de giro opuesto a la dirección de la torsión. Para este fin se ha inyectado o bien extrudido la envolvente intermedia 20 de un material de conformado elástico, como por ejemplo poliuretano o elastómeros de poliéster, sobre el núcleo trenzado del cable 19. Bajo la fuerza de restricción de efecto céntrico de la capa final de cordones 21 la envolvente intermedia 20 se deforma elásticamente apoyándose estrechamente sobre el contorno de la envolvente periférica de las capas de cordones 16 y 21 que actúan sobre la misma y llenando todos los intersticios 22.

Su elasticidad ha de ser mayor que la de la impregnación de los cordones y del material portante de cordones para evitar un daño prematuro. Por otro lado, el alargamiento total de la envolvente intermedia 20 debe ser, en cualquier caso, mayor que el movimiento relativo máximo mutuo que se produce en los cordones 10, 11, 12. Al mismo tiempo se ha elegido la resistencia a la fricción entre los cordones 10, 11, 12 y la envolvente intermedia 20 con u > 0,15, de tal manera que prácticamente no se produce ningún movimiento relativo entre cordones y la envolvente intermedia 20 sino que la envolvente intermedia 20 sigue los movimientos de compensación mediante una deformación elástica.

La distancia radial 24 de la capa final de cordones 12 hasta el punto de giro del cable de ascensor 1 se puede ajustar de forma controlada a través del espesor 23 de la envolvente intermedia 20 y neutralizarse así la relación de par de giro de los pares de giro opuestos de la capa final de cordones 21 que actúan al estar el cable de ascensor 1 bajo carga y del núcleo del cable 19 de trenzado paralelo. El espesor 23 de la envolvente intermedia 20 debe ser mayor a medida que aumenta el diámetro de los cordones 12 o bien los cordones 9 y 10. En cualquier caso, el espesor 23 de la envolvente intermedia 20 debe dimensionarse de tal manera que, al estar bajo carga, después de terminar el proceso de extrusión, es decir después de rellenar por completo los intersticios de los cordones 22, quede garantizado un espesor restante de la envolvente de 0,1 mm entre cordones 10, 11 y 12 y las capas adyacentes de cordones 16 y 21. La envolvente intermedia 20 elásticamente deformada proporciona una transmisión de pares comparable por encima de toda la superficie periférica de la segunda capa de cordones 16. Así, la fuerza de restricción de la capa final de cordones 21 y el par de giro de la capa final de cordones 21 no se distribuyen, como hasta ahora, principalmente sobre los segmentos convexos 17 de los diferentes cordones, sino sobre grandes superficies a lo largo de toda la superficie de la envolvente periférica. Se evitan valores punta de fuerza y en su lugar se presentan fuerzas de superficie de efecto plano con un valor menor. El volumen de los intersticios entre cordones 22 puede minimizarse por la disposición alterna de cordones con un gran diámetro 11 y cordones con un diámetro menor 10 de la segunda
capa de cordones 16.

Otra variante de ejecución consiste en envolver la segunda capa de cordones 16 no en su totalidad con una capa intermedia, sino envolver los cordones 10, 11 y/o 12 por separado con una envolvente de material sintético con las correspondientes características elásticas. Aquí hay que tener en cuenta un coeficiente de fricción lo más alto posible del material de la envolvente.

Como envolvente de protección de los cordones de fibras de aramida se debe prever una envolvente de cable 25. La envolvente de cable 25 consiste en material sintético, de preferencia poliuretano, y garantiza el coeficiente de fricción u frente a la polea motriz 8. Además, la resistencia a la abrasión de la envolvente de plástico también es un requisito importante para que al pasar el cable de ascensor por encima de la polea motriz 8 no se produzcan daños. La envolvente de cable 25 entra con la capa final de cordones 21 en una unión de una adherencia tan buena que al pasar el cable de ascensor 1 por encima de la polea motriz 8 y con las fuerzas de empuje y de presión que se presentan en ese momento, no se producen movimientos relativos entre los dos.

Además de una envolvente de cable 25 que rodea toda la capa final de cordones 21, se puede prever para cada cordón individual 12 una envolvente 26

\hbox{separada,}

que lo rodea por completo y está cerrada. Sin embargo, la restante configuración del cable de ascensor 1 sigue siendo la misma.

La figura 3 muestra una vista en sección transversal de la estructuración de un segundo ejemplo de ejecución del cable en capas cruzadas según la invención sin estar sometido a carga. Hasta donde es posible, los mismos componentes tienen las mismas referencias del ejemplo de ejecución antes descrito. También en este segundo ejemplo de ejecución se han trenzado cordones 27 formando una capa final de cordones 28 en capas cruzadas con un núcleo de cable 29. La capa final de cordones 28 comprende trece cordones 12 y queda cubierta por una envolvente de cable 30. Entre la capa final de cordones 28 y el núcleo del cable 29 se ha colocado una envolvente intermedia 31. La envolvente intermedia 31 se adhiere sobre las superficies de envolvente correspondientes adyacentes de la capa final de cordones 28 y sobre el núcleo del cable 29 llenando por completo los intersticios 32 entre los cordones 27. En lo que se refiere al material, el dimensionamiento y la función de la envolvente intermedia 31, es aplicable lo mismo que para la envolvente intermedia 20 del primer ejemplo de ejecución. El núcleo del cable 29 se compone de tres cordones 33, 34, 35 de fibras de aramida de diferentes espesores, formando tres cordones 33 un cable de núcleo, alrededor del cual se han trenzado los cordones 34 y 35 en secuencia alterna en capa paralela.

Adicionalmente a los ejemplos de ejecución arriba descritos, se pueden prever una o varias capas finales de cordones coaxiales entre si y trenzadas en capas cruzadas frente a la capa de cordones portante. Además, se pueden conformar capas finales de cordones de trenzado múltiple. Teniendo en cuenta el efecto ventajoso que se consigue con la invención, se debe tener cuidado en que los pares de giro transmitidos por las capas de cordones siempre queden compensados entre si.

Además de las aplicaciones como simple cable portante, el cable también puede utilizarse en diferentes instalaciones de la técnica del transporte, por ejemplo para ascensores, instalaciones de transporte de minas, grúas de carga, como grúas de construcción, de naves o para barcos, funiculares y telesillas, así como medio de tracción en escaleras mecánicas. El accionamiento puede ser bien por cierre de fuerza por fricción a través de poleas motrices o por discos Koeppe, como también por tambores de cable giratorios sobre los que el cable está arrollado. Como cable de transporte se ha de entender un cable accionado en movimiento que, a veces, también se designa como cable de tracción o cable portante.

Lista de referencias

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 1 - \+ cable de ascensor\cr  2 - \+ polea de inversión\cr  3 - \+
polea de inversión\cr  4 - \+ conexión de extremos de cables\cr  5 -
\+ cabina\cr  6 - \+ contrapeso\cr  7 - \+ extremo del hueco\cr  8 -
\+ polea motriz\cr  9 - \+ cordón\cr  10 - \+ cordón\cr  11 - \+
cordón\cr  12 - \+ cordón\cr  13 - \+ primera dirección de
trenzado\cr  14 - \+ primera capa de cordones\cr  15 - \+ segunda
dirección de trenzado\cr  16 - \+ segunda capa de cordones\cr  17 -
\+ segmento convexo\cr  18 - \+ intersticio\cr  19 - \+ núcleo del
cable\cr  20 - \+ envolvente intermedia\cr  21 - \+ capa final de
cordones\cr  22 - \+ intersticio\cr  23 - \+ espesor de la
envolvente intermedia\cr  24 - \+ distancia radial\cr  25 - \+
envolvente del cable\cr  26 - \+ envolvente de cordón\cr  27 - \+
cordón\cr  28 - \+ capa final de cordones\cr  29 - \+ núcleo del
cable\cr  30 - \+ envolvente del cable\cr  31 - \+ envolvente
intermedia\cr  32 - \+ intersticio\cr  33 - \+ cordón\cr  34 - \+
cordón\cr  35 - \+
cordón\cr}

Claims

1. Cable de fibra sintética, compuesto de, como mínimo, cordones de fibra sintética portantes (10, 11, 12; 33, 34, 35, 27) trenzados entre si formando dos capas de cordones (14, 16; 28, 29) concéntricas, donde el cordón de una capa exterior de cordones (21; 28) está separado de los cordones (10, 11; 233, 34, 35) de una capa de cordones (16; 29) interna y adyacente por medio de una capa intermedia (20; 31), caracterizado porque el cordón (12; 27) de la capa exteriores de cordones (21; 28) está trenzada con la capa de cordones (16; 29) interna adyacente en capas cruzadas y porque la capa intermedia (20; 31) puede deformarse elásticamente y se apoya de tal forma sobre los cordones (10, 11,12; 33, 34, 35, 27) que la capa intermedia (20; 31) sigue un movimiento relativo de los cordones (10, 11, 12; 33,34, 35, 27) debido a una deformación elástica.

2. Cable de fibra sintética según la reivindicación 1, caracterizada porque la capa interior de cordones (16) tiene cordones (10, 11) con diferentes diámetros.

3. Cable de fibra sintética según la reivindicación 1, caracterizado porque los cordones (9, 10, 11, 12) están compuestos por fibras de aramida situadas paralelamente entre si.

4. Cable de fibra sintética según la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras sintéticas están trenzadas en la misma dirección de torsión (13, 15) que los cordones (10, 11, 12) de la capa de cordones (16, 21) en la que están dispuestas.

5. Cable de fibra sintética según la reivindicación 1, caracterizado porque los cordones (10, 11) de la capa interior de cordones (16) están trenzados con una capa de cordones adyacente (14) de un núcleo portante de cable (19) en capas paralelas, donde la dirección de la torsión de las fibras de los cordones (10) de la capa de cordones adyacente (14) es opuesta a la dirección de la torsión de las fibras de los cordones (10, 11) de la capa de cordones interior (16).

6. Cable de fibra sintética según la reivindicación 1, caracterizado porque los cordones exteriores (12) y los cordones (10, 11) de la capa interior de cordones (16) están trenzados entre si con un paso de cableado de 1,5 - 1,8.

7. Cable de fibra sintética según una de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque la capa intermedia está conformada como una envolvente intermedia (20, 31) en forma de manguera que envuelve la capa interior de cordones (16, 29).

8. Cable de fibra sintética según una de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque cada cordón (12) de la capa exterior de cordones (21) y/o de la capa interior de cordones (16) tiene una envolvente (26) y porque, como mínimo, una parte de cada envolvente forma la capa intermedia.

9. Cable de fibra sintética según una de las reivindicaciones 1-8, caracterizado porque la capa intermedia (30, 31) llena los intersticios (32) entre cordones adyacentes.

10. Instalación de ascensor con un cable de fibra sintética según una de las reivindicaciones 1 a 9.