ES2220295T3 - Cable de fibra sintetica para el accionamiento a traves de una polea de cable. - Google Patents

Abstract

Cable de fibra sintética para el accionamiento a través de una polea de cable (5), compuesto de cordones de fibra sintética (20, 22, 24, 25, 26, 37) resistentes a la tracción y portadores de carga, de un primer cable (14, 31) torcido en una primera dirección de torsión (S) y una envolvente de cable (17, 33) que envuelve el primer cable (14, 31), caracterizado porque se ha dispuesto un segundo cable (15, 32) con una dirección de torsión (Z) opuesta a la primera dirección de torsión (S) a distancia (19, 29) del primer cable torcido (14, 31) y esencialmente paralelo al mismo, porque ambos cables torcidos (14, 15, 31, 32) en su posición mutua paralela están fijados de forma resistente a la torsión por medio de una envolvente de cable común (17, 33), y porque dicha envolvente de cable (17, 33) es un apoyo del momento de torsión que compensa mutuamente, al pasar el cable de fibra sintética por encima de la polea de cable (5), los momentos de torsión en sentido contrario alrededor de un eje longitudinal del cable.

Description

Cable de fibra sintética para el accionamiento a través de una polea de cable.

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

Los cables continuos constituyen un elemento de máquina sometido a fuertes solicitaciones en la técnica del transporte, especialmente en el caso de ascensores, en la construcción de grúas y en la minería. Especialmente variables son las solicitudes de cables accionados como los que se utilizan, por ejemplo, en la construcción de ascensores.

En las instalaciones tradicionales de ascensores el bastidor de la cabina de una cabina conducida dentro de un hueco de ascensor y un contrapeso están unidos entre sí a través de cables de cordones de acero. Para elevar y bajar la cabina y el contrapeso, los cables pasan por encima de una polea motriz accionada por un motor de accionamiento. El par de impulsión actúa con cierre de fuerza por rozamiento sobre el segmento del cable que en cada caso se apoya en la polea motriz a través del ángulo de abrazamiento. Aquí, los cables están sometidos a tensiones de tracción, flexión, presión y torsión. Los movimientos relativos producidos por la flexión por encima de la polea de cable causan fricciones dentro de la estructura del cable, las cuales, según la concentración del lubricante, tienen un efecto negativo sobre el desgaste del cable. Según la construcción del cable, radio de flexión, perfil de ranuras y factor de seguridad del cable, las tensiones primarias y secundarias que se producen tienen un efecto negativo sobre el estado del cable.

Además de las exigencias en cuanto a resistencia, en las instalaciones de ascensores, por razones energéticas, existe la exigencia de masas lo más pequeñas posibles. Los cables de fibra sintética de alta resistencia, por ejemplo de poliamidas aromáticas, o de aramidas, con cadenas de moléculas orientadas en alto grado cumplen mejor este requisito que los cables de acero.

Los cables estructurados con fibras de aramida tienen si se comparan con los cables tradicionales de acero, con la misma sección transversal y la misma capacidad portante, solamente un cuarto o quinto del peso específico del cable. Frente al acero, la fibra de aramida tiene, debido a la misma dirección de las cadenas de moléculas, una resistencia transversal considerablemente menor en relación con la capacidad de carga longitudinal.

Por tanto, para someter la fibra de aramida durante la pasada por la polea motriz a tensiones transversales lo más reducidas posible, se propone, por ejemplo en la EP 0 672 781 A1, un cable de cordones de fibras de aramida torcido paralelamente y adecuado como cable impulsor. Este cable de aramida conocido, ofrece valores muy satisfactorios en cuanto a vida útil, una alta resistencia a la abrasión y resistencia al cambio de flexión, pero, sin embargo, bajo circunstancias desfavorables existe la posibilidad de que se presenten signos de que el cable se destuerce parcialmente, lo que afecta negativamente la estructura original del cable en su equilibrio. Estos fenómenos de destorcimiento son resultado, por una parte, de los momentos de torsión internos alrededor del eje longitudinal del cable que generan que el cable se destuerza según solicitación de tracción y, por otra parte, de las desviaciones del cable provocadas desde el exterior, que se producen, por ejemplo, en caso de estirados transversales durante la pasada por encima de las poleas de cables. Al pasar por encima de los flancos de las ranuras se produce entonces otra modificación de la estructura del cable. Al destorcerse el cable se producen en la capa final de cordones una longitud en exceso que es desplazada según movimientos de abatanado en una u otra dirección. Estos fenómenos no son deseables ya que la funcionalidad del cable de aramida puede verse afectada de forma persistente.

La publicación DE 2114278, muestra un cable de cabria con dos cables de acero en una envolvente de elastómero, cables de acero que tienen almas de giro opuesto con el fin de reducir la torsión del cable.

El objetivo de la invención es evitar las desventajas de los cables de fibra sintética conocidos y proporcionar un cable de fibra sintética con una estructura neutra en cuanto a la torsión.

Este objetivo se alcanza, según la invención, por medio de un cable impulsor con las características indicadas en la reivindicación 1. Las subreivindicaciones contienen desarrollos convenientes y ventajosos y/o ejecuciones de la invención caracterizada en la reivindicación 1.

En el cable doble según la invención, la envolvente del cable que encierra los dos cables de aramida, actúa como apoyo a los momentos de torsión. De preferencia, los cables de aramida tienen una estructura de cable idéntica, sin embargo tienen una dirección de corchado en imagen invertida, es decir, un cable tiene la torsión hacia la derecha y el otro hacia la izquierda. Así se garantiza que los momentos de torsión opuestos alrededor del eje longitudinal del cable que se producen bajo tracción y al pasar el cable por las poleas de cables se compensen mutuamente debido al apoyo del momento de torsión, de manera que la suma de los momentos de torsión resultantes del cable de aramida de torsión hacia la derecha y del de torsión hacia la izquierda bajo carga es igual a cero. El momento de torsión exterior que actúa sobre el cable al pasar éste por la polea motriz es neutralizado por el contorno exterior del cable doble con envolvente. La forma del cable, anteriormente redonda, es ahora ovalada siendo el cable de aramida, de preferencia, el doble de ancho que alto.

El correspondiente diseño del cable doble puede variar siempre que esté garantizada la función del cable doble en su totalidad, o bien la compensación del momento de torsión en la suma.

La vida útil de los cordones trenzados paralelamente puede incrementarse si, por ejemplo, con un trenzado de corcha paralela de dos capas, la dirección de torsión de las fibras de los cordones de una capa de cordones se ha previsto opuesta a la dirección de torsión de fibras de cordones de otras capas de cordones.

A continuación se describe en detalle la invención con ayuda de los ejemplos de ejecución representados en los dibujos. Estos muestran:

- La figura 1, una vista esquemática de una instalación de ascensores con una cabina unida con un contrapeso a través de cables de cordones de fibra sintética según la invención.

- La figura 2, una representación en perspectiva de un ejemplo de ejecución según la invención del cable doble según la invención.

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

Según la figura 1, una cabina 2 conducida en un hueco 1 está suspendida por varios, en nuestro caso tres, cables (3) portantes dobles según la invención de fibras de aramida, que pasan por encima de una polea motriz 5 conectada a un motor de accionamiento 4. Sobre la cabina 2 se han previsto uniones de extremos de cables 6, en los que se ha fijado un extremo de los cables dobles 3. Los otros extremos correspondientes de los cables dobles 3 están fijados de la misma forma en un contrapeso 7 que también es conducido por el hueco 1. De forma similar, los cables de compensación 9 están sujetos con su primer extremo en la parte inferior de la cabina 2, desde donde son conducidos hasta la parte inferior del contrapeso. Estos cables de compensación 9 se articulan a través de una polea de inversión 11 situada de manera alineada en el fondo del hueco 10 por debajo del punto de fijación en el fondo de la cabina y una polea de inversión 12 montada al lado y también en el fondo del hueco 10 en dirección del contrapeso 7. Los cables de compensación 9 están tensados por todo su largo entre la cabina 2 y el contrapeso 7 con ayuda de pesos o, como se representa aquí, por medio de la polea 12. Para ello sirve un resorte de tracción 13 anclada en la pared del hueco y que tira de la polea de inversión 12 hacia la pared del hueco tensando así los cables de compensación 9. En lugar del resorte de tracción, la polea de inversión también puede estar equipada con un mecanismo cinemático adecuado para tensar los cables de compensación.

El reducido peso de los cables de aramida ofrece, además, la ventaja de que, a diferencia de la instalación de ascensores representada en la figura 1, es posible renunciar por completo o parcialmente a los cables de compensación. Si se compara con los cables tradicionales de acero, la altura máxima de transporte de una instalación de ascensores puede aumentarse, aumentar la carga admisible máxima, con las mismas dimensiones del cable.

La polea motriz 5 tiene tres ranuras dobles 8 adyacentes para, en cada caso, un cable doble 3, 3' según la invención descrito más adelante. Hasta la fecha eran usuales en la construcción de ascensores las poleas motrices con dos a doce ranuras. Utilizado los cables dobles 3 según la invención, se pueden prever de forma correspondiente poleas motrices con una a seis ranuras dobles 8.

En lugar de la disposición de un ascensor de poleas motrices representada en la figura 1, el accionamiento 4.5 también puede estar dispuesto en el hueco 1 del ascensor, bien en el fondo 10 del hueco o bien en la pared del hueco en la zona inferior por debajo de la cabina 2 y del contrapeso 7. Las poleas de inversión 11, 12, o también solamente una polea de inversión, estarían ancladas en este caso en el extremo superior del hueco. Los cables de compensación 9 tienen, entonces, esencialmente la función portante y los cables dobles 3 según la invención la de elevar y bajar la cabina 2 y el contrapeso 7.

La figura 2, muestra un cable doble 3 con sus detalles. El cable doble 3 se ha estructurado con dos cables de fibra sintética 14, 15 dispuestos paralelamente a una cierta distancia, y se han fijado entre sí por medio de la envolvente de cable 17 común que los encierra en su posición especialmente fija contra la torsión formando con ellos el cable doble 3 según la invención. Los cables 14, 15 están realizados con cables torcidos con una torsión de dos pasos de cordones de cables, donde en el segundo paso se han cableado entre si dos capas 25, 26, 27, 28 de cordones 20, 21, 22, 23, 24. Según la invención, los dos cables de fibra sintética 14, 15 se distinguen por su dirección de torsión "S", "Z".

En el cable 14 se han trenzado hilos de cable de fibras de aramida con una torsión S formando cordones 22, 24 con una torsión Z. En una primera capa de cordones 26 se han colocado cinco de estos cordones 22 con una torsión Z en colchadura de calabrote con una torsión S alrededor de un cordón de núcleo 20. Otros cinco de estos cordones 22 están cableados con cinco cordones 24 de mayor diámetro con torsión Z en corcha paralela formando una segunda capa de cordones 28. Juntos forman un cable de cordones torcido de dos capas, es decir el cable 14 con torsión S.

La estructura del cable 15 es idéntica a la del cable 14, pero con sentidos de torsión opuestos "S", "Z". Así se han trenzado en el cable 15 hilos de fibra sintética con una torsión Z formando los cordones 21, 23 con una torsión S. Estos cordones 21, 23 con la torsión S están cableados en dos capas 25, 27 formando el cable 15 con la torsión Z.

En la segunda capa de cordones 27 están situados los cordones 25 de mayor diámetro prácticamente en las concavidades formadas por la primera capa portante de cordones 25, mientras que los cinco cordones 21 están situados en las cimas de la primera capa portante de cordones 25 llenando así los intersticios entre los cordones 23 adyacentes de mayor diámetro. De esta forma, los cables 14, 15 trenzados en dos capas paralelas obtienen un contorno exterior casi cilíndrico.

Mientras que los cordones 21, 23, 22, 24 están trenzados entre sí en una relación equilibrada entre pasos de cableado de fibras y cordones entre sí, los hilos de fibra de aramida pueden estar trenzados en la misma dirección de torsión o, según el tipo de ejecución de la figura 2, en dirección de torsión opuesta, como los cordones 21, 23, 22, 24 de las capas 25, 27, 26, 28 a las que pertenecen. Si la dirección de torsión es la misma se consigue una mejor cohesión del cableado del cable doble 3, 3' sin estar sometido carga. Se consigue aumentar la vida útil si la dirección de torsión de los hilos del cable de la primera capa de cordones 25, 26 es opuesta a la dirección de torsión de los hilos de los cordones 21, 23 de la segunda capa de cordones 27, 28 o viceversa

Las direcciones de torsión "S" y "Z", es decir, la dirección del paso en forma helicoidal de las fibras de aramida de los hilos del cable de un cordón 21, 22, 23, 24 y de los cordones 21, 22, 23, 24 en los cables 14, 15, 14', 15' quedan definidas debido a que en la torsión S los hilos de cable y/o de los cordones 22, 24 están todos trenzados entre sí en una dirección de manera que siguen el segmento central de la letra "S" en forma helicoidal, por lo tanto la designación "torsión S". Lo correspondiente ocurre en un cableado con torsión Z, en el que los elementos a trenzar 21, 23 también se apoyan entre sí de forma helicoidal de manera uniforme en dirección al segmento central de la letra "Z" y el cableado se designa, por lo tanto, como de torsión Z.

Como ya se ha mencionado más arriba, los cordones 20, 21, 22, 23, 24, 25, 36, 37 utilizados para el cable doble 3, 3' se trenzan de hilos de fibra de aramida. Cada hilo de fibra de aramida y también los cordones mismos 20, 21, 22, 23, 24, 35, 36, 37 se tratan con una substancia de impregnación, por ejemplo poliuretano, poliolefina o polivinilcloruro para proteger las fibras. La proporción de impregnación puede oscilar, según el rendimiento de flexión alterna, por ejemplo, entre un 10 y un 60%.

Todo el contorno exterior de los cables 14 y 15 está cubierto por una envolvente de cable 17 de material sintético como por ejemplo goma, poliuretano, poliolefina, polivinilcloruro o poliamida. El material correspondiente de deformación elástica ha sido inyectado sobre los cables 14 y 15' o bien extrudido para después ser compactado sobre ellos. De esta forma, el material de la envolvente del cable penetra desde el exterior en todos los intersticios entre los cordones 22, 24 por el contorno exterior llenándolos. La unión así conseguida de la envolvente del cable 17 con los cables 14 y 15 es tan fija que se producen únicamente movimientos relativos pequeños entre los cordones 22, 24 de los cables 14, 15 y la envolvente del cable 17. Más bien, la envolvente de cable 17, que según la invención está hecha de una sola pieza y se ha formado cubriendo ambos cables 14, 15 constituye una parte de unión 18 que forma un puente sobre la distancia 19 entre los dos cables en colchadura de calabrote 14, 15, unión que como puente de momentos de torsión compensa mutuamente los momentos de torsión de los cables 14, 15 de orientación opuesta que se producen bajo carga longitudinal sobre el cable doble 3 y son debidos a la estructura del cable, proporcionando una compensación de los momentos de torsión entre la suma de todas las partes de cordones de torsión hacia la derecha y hacia la izquierda a través de la sección transversal completa del cable doble 3 según la invención.

El contorno exterior de la envolvente del cable 17 del cable doble 3 tiene forma de halterio para proporcionar así una mejor transmisión de fuerza o bien un coeficiente de rozamiento constante en el orden de magnitud superior a 0,18 y un efecto de apoyo por los flancos de las ranuras para aumentar aún más la vida útil. La utilización de los cables dobles también es posible sobre una ranura de cable cilíndrica, ovalada, cóncava, rectangular o cuneiforme. De manera correspondiente se adapta el perfil exterior de los cables dobles 30. Por ejemplo, un nervio conformado en dirección longitudinal del cable en cooperación con una forma de ranura de paso complementaria prevista para este fin, proporciona fidelidad de vía exacta del cable doble sobre el disco de rozamiento del cable.

En un segundo ejemplo de ejecución según la figura 3, el cable doble 30 se compone de dos cables 31, 32 trenzados en direcciones de torsión opuestas "S", "Z", cables que están fijados en una envolvente de cable 22 común de forma segura contra la torsión y en su posición mutua paralela distanciada. Excepto la dirección de torsión diferente "S", "Z" de los cables 31, 32 el cable doble 30 tiene una estructura simétrica con referencia al eje longitudinal del cable 34.

Los cables 31 y 32 se componen cada uno de tres grupos de cordones 35, 36, 37 con diferentes diámetros. El número de hilos en todos los cordones 35, 36, 37 del cable doble 30 es el mismo y depende del diámetro deseado de los cables a fabricar 31, 32. En el cable 31 de estos ejemplos de ejecución se han trenzado tres cordones 35 con torsión Z formando un núcleo del cable con torsión S. Alrededor de este núcleo de cable se han trenzado otros tres cordones 36 en colchadura paralela que se apoyan estrechamente en el contorno exterior del núcleo del cable. Finalmente se llenan los intersticios entre los cordones 35, 36 trenzados entre sí en el contorno exterior del cable 31 con cordones 37 del tercer grupo. Estos cordones también están trenzados de forma paralela y helicoidal formando el cable 31. La estructura del cable 32 difiere frente al cable 31 únicamente por las correspondientes direcciones de torsión opuestas "S", "Z" de los hilos de aramida y cordones.

La envolvente de cable 33 tiene en este ejemplo de ejecución una forma plana que rodea por todos los lados los cables 31, 32, siendo el ancho del cable doble 30 considerablemente mayor que su espesor. Para obtener un coeficiente de rozamiento deseado, la envolvente de cable 33 está recubierta con materiales adecuados en su totalidad o, como aquí, parcialmente en la zona de la parte de unión 38. Para obtener un coeficiente de rozamiento deseado se puede realizar, adicional o alternativamente, la correspondiente selección del material del revestimiento de las ranuras de la polea motriz.

Lista de referencias

1

Hueco

2

Cabina

3

Cable doble

4

Motor de accionamiento

5

Polea motriz

6

Unión de extremos del cable

7

Contrapeso

8

Ranuras dobles

9

Cable de compensación

10

Fondo del hueco

11

Polea de inversión

12

Polea de inversión

13

Resorte de tracción

14

Cable con torsión S

15

Cable con torsión Z

16

Eje longitudinal del cable

17

Envolvente de cable

18

Parte de unión

19

Distancia de los cables

20

Cordón de núcleo

21

Cordón, torsión S

22

Cordón, torsión Z

23

Cordón, torsión S

24

Cordón, torsión Z

25

Primera capa de cordones, torsión Z

26

Primera capa de cordones, torsión S

27

Segunda capa de cordones, torsión Z

28

Segunda capa de cordones, torsión S

30

Cable doble

31

Cable

32

Cable

33

Envolvente de cable

34

Eje longitudinal de cable

35

Cordón

36

Cordón grueso

37

Cordón delgado

Claims (9)

1. Cable de fibra sintética para el accionamiento a través de una polea de cable (5), compuesto de cordones de fibra sintética (20, 22, 24, 25, 26, 37) resistentes a la tracción y portadores de carga, de un primer cable (14, 31) torcido en una primera dirección de torsión (S) y una envolvente de cable (17, 33) que envuelve el primer cable (14, 31), caracterizado porque se ha dispuesto un segundo cable (15, 32) con una dirección de torsión (Z) opuesta a la primera dirección de torsión (S) a distancia (19, 29) del primer cable torcido (14, 31) y esencialmente paralelo al mismo, porque ambos cables torcidos (14, 15, 31, 32) en su posición mutua paralela están fijados de forma resistente a la torsión por medio de una envolvente de cable común (17, 33), y porque dicha envolvente de cable (17, 33) es un apoyo del momento de torsión que compensa mutuamente, al pasar el cable de fibra sintética por encima de la polea de cable (5), los momentos de torsión en sentido contrario alrededor de un eje longitudinal del cable.

2. Cable de fibra sintética según la reivindicación 1, caracterizado porque el cable de fibra sintética (3, 30) tiene una estructura simétrica con relación al eje longitudinal (16, 34 ) del cable exceptuando las diferentes direcciones de torsión (S, Z) de los cables torcidos (14, 15, 31, 32).

3. Cable de fibra sintética según la reivindicación 1, caracterizado porque los cordones (20, 21, 22, 23, 24, 35, 36, 37) se componen de fibras de aramidas paralelas entre sí.

4. Cable de fibra sintética según la reivindicación 1, caracterizado porque se han cableado fibras sintéticas con la torsión S formando cordones (21, 23) con torsión S y fibras sintéticas con torsión Z formando cordones (22, 24) con torsión Z.

5. Cable de fibra sintética según la reivindicación 1, caracterizado porque se han cableado fibras sintéticas con torsión S para formar cordones (21, 23) con torsión Z y fibras sintéticas con torsión Z para formar cordones con torsión S.

6. Cable de fibra sintética según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque se han cableado cordones (21, 23) con torsión S para formar un cable (15, 32) con torsión Z y cordones (22, 24) con torsión Z para formar un cable (14, 31) con torsión S.

7. Cable de fibra sintética según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la envolvente de cable (17, 33) tiene una sección transversal en forma de halterio o en forma plana.

8. Cable de fibra sintética según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la envolvente del cable (17, 23) está hecha en una sola pieza.

9. Cable de fibra sintética según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la envolvente del cable (17, 33) tiene una sección transversal cilíndrica, ovalada, cóncava, rectangular o cuneiforme.