ES2252933T3 - Sistemas de ascensor. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de ascensores que comprende un accionamiento de tracción, una cabina (14) y un contrapeso (16), incluyendo el accionamiento de tracción una roldana (98) de tracción accionada por una máquina (20) y un miembro (22; 92) de tensión que interconecta y suspende la cabina y el contrapeso para proporcionar la fuerza de elevación a la cabina, teniendo el miembro (22; 92) de tensión una anchura w, un espesor t medido en la dirección de curvado, y una relación de aspecto, definida como la relación de la anchura w con respecto al espesor t, mayor de uno, y teniendo el miembro (22; 92) de tensión una superficie de contacto (94) en la que encaja la roldana (98) de tracción definida por la dimensión de la anchura del miembro (22; 92) de tensión donde la superficie (94) de contacto está conformada para guiar el miembro (22; 92) de tensión durante el encaje con la roldana (98), e incluyendo la roldana (98) de tracción una superficie (102) de tracción, donde la superficie (94) de contacto del miembro (22; 92) de tensión está contorneada a través de la dimensión de la anchura del miembro (22; 92) de tensión para complementar la superficie (102) de tracción de la roldana (98), y donde el miembro (22; 92) de tensión comprende una serie de cordones individuales (26; 34; 36; 38; 96) de transmisión de cargas encajados dentro de una capa común de un recubrimiento (28) de elastómero, separando la capa de recubrimiento los cordones individuales, donde la capa de recubrimiento define la superficie (94) de contacto para encajar la roldana y actúa para transmitir la tracción de la roldana (98) a los cordones (26; 34; 36; 38; 96) de transmisión de cargas de forma que desplazan la cabina (14) y el contrapeso (16).
Description
Sistemas de ascensor.
La presente invención se refiere a los sistemas
de ascensores, y más en particular a los sistemas de ascensores por
tracción.
Un sistema de ascensores de tracción convencional
incluye una cabina, un contrapeso, dos o más cables que
interconectan la cabina y el contrapeso, una roldana de tracción
para mover los cables, y una máquina para hacer girar la roldana de
tracción. Los cables están formados por hilo de acero torcido o
trenzado y la roldana está formada de fundición de hierro. La
máquina puede ser una máquina con engranajes o sin ellos. Una
máquina con engranajes permite el uso de un motor de mayor
velocidad, el cual es más compacto y menos costoso, pero requiere
un mantenimiento y un espacio adicionales.
Aunque los cables de acero redondos y las
roldanas de fundición de hierro han demostrado ser muy fiables y
efectivos en costo, existen limitaciones en su uso. Una de tales
limitaciones es las fuerzas de tracción entre los cables y la
roldana. Se puede mejorar estas fuerzas de tracción aumentando el
ángulo de envoltura de los cables o rebajando el corte de los
surcos en la roldana. Sin embargo, ambas técnicas reducen la
durabilidad de los cables como resultado del aumento del desgaste
(ángulo de envoltura) o del aumento de la presión del cable (rebaje
del corte). Otro método para aumentar las fuerzas de tracción es
usar revestimientos de un material sintético en los surcos de la
roldana. Los revestimientos aumentan el coeficiente de rozamiento
entre los cables y la roldana aunque al mismo tiempo reducen al
mínimo el desgaste de los cables y de la roldana.
Otra limitación del uso de cables redondos de
acero es las características de la flexibilidad y de fatiga de los
cables redondos de hilo de acero. Los reglamentos de seguridad de
ascensores requieren hoy en día que cada cable de acero tenga un
diámetro mínimo d
(d_{m\text{í}n} = 8 mm para CEN, d_{m\text{í}n} = 9,5 mm (3/8'') para ANSI) y que la relación D/d para los ascensores de tracción sea mayor o igual a cuarenta (D/d \geq 40), donde D es el diámetro de la roldana. Esto da lugar a que el diámetro D para la roldana sea al menos de 320 mm (380 mm para ANSI). Cuanto mayor sea el diámetro de la roldana, mayor será el par requerido de la máquina para accionar el sistema elevador.
(d_{m\text{í}n} = 8 mm para CEN, d_{m\text{í}n} = 9,5 mm (3/8'') para ANSI) y que la relación D/d para los ascensores de tracción sea mayor o igual a cuarenta (D/d \geq 40), donde D es el diámetro de la roldana. Esto da lugar a que el diámetro D para la roldana sea al menos de 320 mm (380 mm para ANSI). Cuanto mayor sea el diámetro de la roldana, mayor será el par requerido de la máquina para accionar el sistema elevador.
Con el desarrollo de fibras sintéticas de alta
resistencia a la tracción y peso ligero, ha llegado la sugerencia
de reemplazar los cables de hilo de acero en los sistemas de
ascensores por cables que tengan cabos de transmisión de carga
formados de fibras sintéticas, tales como las fibras de aramida. Las
publicaciones recientes que hacen esta sugerencia incluyen: la
patente de los EEUU Nº 4.022.010 otorgada a Gladdenbeck y otros; la
patente de los EEUU Nº 4.624.097 otorgada a Wilcox; la patente de
los EEUU Nº 4.887.422 otorgada a Klees y otros; y la patente de los
EEUU Nº 5.566.786 otorgada a De Angelis y otros. Los beneficios
citados por sustituir las fibras de acero por las fibras de aramida
son la relación mejorada de resistencia a la tracción respecto a
peso y la flexibilidad mejorada de los materiales de aramida, junto
con la posibilidad de una tracción mejorada entre el material
sintético del cable y la roldana.
Otra desventaja de los cables redondos
convencionales es que cuanto más alta es la presión del cable, más
corta es la vida del mismo. La presión del cable (P_{rope}) se
genera conforme el cable se desplaza sobre la roldana y es
directamente proporcional a la tensión (F) en el cable e
inversamente proporcional al diámetro D de la roldana y al diámetro
del cable d (P_{rope} \approx F/(Dd)). Adicionalmente, la forma
de los surcos de la roldana, incluyendo técnicas de mejora de la
tracción tales como rebajar el corte de los surcos de la roldana,
aumenta además la presión máxima del cable a la que éste se
encuentra sometido.
Aun cuando se puede usar la característica de
flexibilidad de los cables de fibra sintética de este tipo para
reducir la relación D/d requerida, y de esta forma el diámetro D de
la roldana, los cables estarán expuestos todavía a una presión
significativa en el cable. La relación inversa entre el diámetro D
de la roldana y la presión del cable limita la reducción en el
diámetro D de la roldana que se puede alcanzar con los cables
convencionales formados a partir de fibras de aramida.
Adicionalmente, las fibras de aramida, aunque tienen una
resistencia a la tracción elevada, son más susceptibles de fallo
cuando se las somete a cargas transversales. Aun con la reducción
del requisito D/d, la presión resultante del cable puede causar
daños indebidos en las fibras de aramida y reducir la durabilidad
de los cables.
El documento WO98/29327, el cual constituye
técnica anterior según el artículo 54(3) EPC, describe un
sistema de ascensores que incluye una cabina de ascensor y un
contrapeso, un accionamiento de tracción que incluye una roldana de
tracción accionada por una máquina y un miembro de tensión que
interconecta la cabina y el contrapeso alrededor de la roldana de
tracción. El miembro de tensión tiene una relación de aspecto mayor
de 1 y comprende una membrana de transmisión de carga encastrada en
una funda de poliuretano. El miembro de tensión, sin embargo, no
suspende la cabina y el contrapeso.
El documento
GB-A-1362514 describe un sistema de
enrollamiento de cable en el cual un material de alta resistencia a
la tracción es incorporado en un alma compuesta o tira de una
configuración de tipo cinta delgada comparativamente ancha de
manera que se puede enrollar en el tambor de almacenamiento como una
cinta sin que se retuerza.
El documento
GB-A-2162283 describe un cabestrante
de mina en el cual se enrollan cables planos en un tambor de
enrollamiento.
El documento de los EEUU
A-5112993 describe un revestimiento de roldana de
ascensor de poliuretano.
Los documentos JP 49-20811, JP
09-21084 y SU 505764A se refieren a cables
planos.
A pesar de la técnica anteriormente descrita, los
científicos e ingenieros bajo la dirección del cesionario del
solicitante están trabajando en desarrollar métodos aparatos más
eficientes y duraderos para el accionamiento de sistemas de
ascensores.
Según la presente invención, se proporciona un
sistema de ascensores como el de la reivindicación 1.
Una característica principal de la presente
invención es el carácter plano del miembro de tensión. El aumento
en la relación de aspecto da lugar a un miembro de tensión que tiene
una superficie de contacto definida por la dimensión de anchura,
que está optimizada en cuanto a la distribución de la presión del
cable. Por tanto, la presión máxima es minimizada dentro del
miembro de tensión. Adicionalmente, incrementando la relación de
aspecto respecto a un cable redondo, el cual tiene una relación de
aspecto igual a uno, se puede reducir el espesor del miembro de
tensión mientras se mantiene un área de sección transversal
constante del miembro de tensión.
El miembro de tensión incluye una serie de
cordones individuales portadores de carga encajados dentro de una
capa común de recubrimiento. La capa de recubrimiento separa los
cordones individuales y define una superficie de contacto para
encajar una roldana de tracción.
Como resultado de la configuración del miembro de
tensión, se puede distribuir la tensión del cable a través del
miembro de tensión uniformemente. Como resultado, la presión máxima
del cable se reduce significativamente en comparación con un
sistema de ascensores de cable convencional que tenga una capacidad
de transmisión de cargas similar. Además, el diámetro efectivo del
cable "d" (medido en la dirección del doblado) se reduce para
la capacidad de transmisión de cargas equivalente. Por tanto, se
pueden alcanzar valores menores del diámetro "D" de roldana
sin que se produzca una reducción de la relación D/d.
Adicionalmente, reducir al mínimo el diámetro D de la roldana
permite el uso como máquina de accionamiento de motores menos
costosos, más compactos, de alta velocidad, sin necesidad de una
caja de engranajes.
En una realización particular de la presente
invención, los cordones individuales están formados de cabos de un
material no metálico, tal como fibras de aramida. Incorporando
cordones que tienen el peso, resistencia, durabilidad y, en
particular, las características de flexibilidad de tales materiales
en el miembro de tensión de la presente invención, se puede reducir
adicionalmente el diámetro de la roldana de tracción admisible
aunque se mantenga la presión de cable máxima dentro de límites
aceptables. Como se indicó previamente, menores diámetros de
roldana reducen el par requerido de la máquina de accionamiento y
aumentan la velocidad de rotación. Por tanto, se pueden usar
máquinas más pequeñas y menos costosas para accionar el sistema de
ascensores.
En otra realización individual de la presente
invención, los cordones individuales está formados de cabos de
material metálico, tal como acero. Incorporando cordones que tienen
características de flexibilidad de materiales metálicos
apropiadamente dimensionados y construidos en el miembro de tensión
de la presente invención, se puede reducir al mínimo el diámetro
aceptable de la roldana de tracción aunque la presión máxima del
cable se mantiene dentro de límites aceptables.
El sistema de ascensores incluye un miembro de
tensión que tiene una relación de aspecto mayor de uno y una
roldana de tracción que tiene una superficie de tracción configurada
para recibir el miembro de tensión. El miembro de tensión incluye
una superficie de contacto definida por la dimensión de anchura del
miembro de tensión. La superficie de tracción de la roldana y la
superficie de contacto están contorneadas complementariamente para
proporcionar tracción y guiar el encaje entre el miembro de tensión
y la roldana. En una configuración alternativa, el accionamiento de
tracción incluye una serie de miembros de tensión encajados con la
roldana y la roldana incluye un par de llantas dispuestas en lados
puestos de la roldana y uno o más divisores dispuestos entre los
miembros de tensión adyacentes. El par de llantas y los divisores
realizan la función de guiar el miembro de tensión para evitar los
problemas de alineación general en el caso de condiciones de holgura
de cable, etc.
En una realización adicional más, la superficie
de tracción de la roldana está definida por un material que
optimiza las fuerzas de tracción entre la roldana y el miembro de
tensión y reduce al mínimo el desgaste del miembro de tensión. En
una configuración, la superficie de tracción es integral con un
revestimiento de la roldana que está dispuesto sobre la roldana. En
otra configuración, la superficie de tracción está definida por una
capa de recubrimiento que está unida a la roldana de tracción. En
otra configuración adicional más, la roldana de tracción está
formada del material que define la superficie de tracción.
Resultan más obvias las características y
ventajas de la presente invención a la luz de la siguiente
descripción detallada de las realizaciones de la misma a título de
ejemplo, tal como se ilustran en los dibujos anexos, junto con
otras disposiciones dadas con fines ilustrativos y comparativos.
La Figura 1 es una vista en perspectiva de un
sistema de ascensores que tiene un accionamiento de tracción según
la presente invención;
la Figura 2 es una vista lateral en corte del
accionamiento de tracción mostrando un miembro de tensión y una
roldana que no realiza la invención pero que se incluye con fines
ilustrativos y comparativos;
la Figura 3 es una vista lateral en corte de una
disposición alternativa, que no realiza la invención pero que se
incluye con fines ilustrativos y comparativos, mostrando una serie
de miembros de tensión;
la Figura 4 es una realización de la invención
mostrando una roldana de tracción que tiene una forma convexa para
centrar el miembro de tensión;
la Figura 5 es una realización alternativa de la
invención mostrando una roldana de tracción y un miembro de tensión
que tienen contornos complementarios para mejorar la tracción y
guiar el encaje entre el miembro de tensión y la roldana;
la Figura 6a es una vista en corte de un miembro
de tensión, que no realiza la invención pero que se incluye con
fines ilustrativos y comparativos, la Figura 6b es una vista en
corte de un miembro de tensión alternativo, que no realiza la
invención pero que se incluye con fines ilustrativos y comparativos,
y la Figura 6c es una vista en corte de otro miembro de tensión
alternativo más, que no realiza la invención pero que se incluye
con fines ilustrativos y compara-
tivos;
tivos;
la Figura 7 es una vista en corte con aumento de
un cordón único de una realización alternativa de la invención que
tiene seis cabos trenzados alrededor de una base central;
la Figura 8 es una vista en corte con aumento de
otra realización alternativa de un cordón único de la invención;
y
la Figura 9 es una vista en corte con aumento de
otra realización alternativa más de la invención.
En la Figura 1 se ilustra un sistema 12 de
ascensores de tracción. El sistema 12 de ascensores incluye una
cabina 14, un contrapeso 16, un accionamiento 18 de tracción y una
máquina 20. El accionamiento 18 de tracción incluye un miembro 22
de tensión, que interconecta la cabina 14 y el contrapeso 16, y una
roldana 24 de tracción. El miembro 22 de tensión está encajado con
la roldana 24 de tal manera que la rotación de la roldana 24 mueve
el miembro 22 de tensión, y con ello la cabina 14 y el contrapeso
16. La máquina 20 está encajada con la roldana 24 para hacer girar
la roldana 24. Aunque se muestra como una máquina 20 con engranajes,
debería observarse que esta configuración sólo es con fines
ilustrativos y que la presente invención se puede usar tanto con
máquinas con engranajes como sin ellos.
En la Figura 2 se ilustra con más detalle la
disposición comparativa general de un miembro 22 de tensión y una
roldana 24. El miembro 22 de tensión es un dispositivo único que
integra una serie de cordones 26 dentro de una capa 28 de
recubrimiento común. Cada uno de los cables 26 está formado por
cabos torcidos o trenzados de fibras sintéticas no metálicas de
alta resistencia, tales como las fibras de aramida disponibles
comercialmente. Los cordones 26 son de igual longitud, están
espaciados de forma aproximadamente uniforme en su anchura dentro
de la capa 28 de recubrimiento y están dispuestos linealmente a lo
largo de la dimensión de anchura. La capa 28 de recubrimiento está
formada a partir de un material de poliuretano, preferiblemente un
uretano termoplástico, que ha sido extrusionado sobre la serie de
cordones 26 y a través de los mismos, de una manera tal que cada
uno de los cordones 26 individuales está fijado contra el movimiento
longitudinal respecto a los demás cordones 26. Una alternativa que
puede resultar ventajosa es el material transparente puesto que
facilita la inspección visual del cable plano. Estructuralmente,
por supuesto, el color es irrelevante. También se pueden usar otros
materiales para la capa 28 de recubrimiento si son suficientes para
satisfacer las funciones requeridas de la capa de recubrimiento;
tracción, desgaste, transmisión de las cargas de tracción a los
cordones 26 y resistencia a los factores ambientales. Debería
entenderse además que si se usan otros materiales que no satisfacen
las propiedades mecánicas de un uretano termoplástico, entonces no
se podría alcanzar por entero el beneficio adicional de la
invención de reducir dramáticamente el diámetro de la roldana. Con
las propiedades mecánicas del uretano termoplástico se puede
reducir el diámetro de la roldana a 100 milímetros o menos. La capa
28 de recubrimiento define una superficie 30 de encaje que está en
contacto con una superficie correspondiente de la roldana 24 de
tracción.
Como se muestra generalmente en la Figura 6a, el
miembro 22 de tensión tiene una anchura w, medida lateralmente
respecto a la longitud del miembro 22 de tensión, y un espesor t1,
medido en la dirección de curvado del miembro 22 de tensión sobre
la roldana 24. Cada uno de los cordones 26 tiene un diámetro d y
están espaciados una distancia s. Adicionalmente, se define como t2
el espesor de la capa 28 de recubrimiento entre los cordones 26 y
la superficie 30 de encaje y entre los cordones 26 y la superficie
opuesta se define como t3, de tal manera que t1 = t2 + t3 + d.
Las dimensiones generales del miembro 22 de
tensión dan lugar a una sección transversal que tiene una relación
de aspecto mucho mayor de uno, donde la relación de aspecto se
define como la relación de la anchura w al espesor t1 (o Relación
de Aspecto = w/t1). Una relación de aspecto de uno corresponde a una
sección transversal circular, tal como la común en las secciones
transversales convencionales. El aplastamiento del miembro 22 de
tensión minimiza el espesor t1 y maximiza la anchura w del miembro
22 de tensión sin sacrificar el área de la sección transversal y la
capacidad de transmisión de cargas. Esta configuración da lugar a
que se distribuya la presión del cable a través de la anchura del
miembro 22 de tensión y reduce la presión máxima del cable con
respecto a un cable redondo de sección transversal y capacidad de
transmisión de cargas comparables. Como se muestra en la Figura 2,
para el miembro 22 de tensión que tiene cinco cordones 26
individuales dispuestos dentro de la capa 28 de recubrimiento, la
relación de aspecto es mayor de cinco. Aunque se muestre como si
tuviera una relación de aspecto mayor de cinco, se considera que se
conseguirán beneficios de miembros de tensión que tengan relaciones
de aspecto mayores de uno, y particularmente para relaciones de
aspecto mayores de dos.
La separación s entre los cordones 26 adyacentes
depende de los materiales y de los procesos de fabricación usados
en el miembro 22 de tensión y de la distribución de las tensiones en
el cable a través del miembro 22 de tensión. Por consideraciones de
peso, es deseable minimizar el espaciamiento entre los cordones 26
adyacentes, con lo cual se reduce la cantidad de material de
recubrimiento entre los cordones 26. La toma en cuenta de la
distribución de tensiones a través del cable, sin embargo, puede
limitar el grado de proximidad con que pueden estar los cordones 26
entre sí a fin de evitar una tensión excesiva en la capa 28 de
recubrimiento entre los cordones 26 adyacentes. En base a estas
consideraciones, se puede optimizar el espaciamiento para los
requisitos particulares de transmisión de cargas.
El espesor t2 de la capa 28 de recubrimiento
depende de la distribución de tensiones en el cable y de las
características de desgaste del material de la capa 28 de
recubrimiento. Como antes, es deseable evitar una tensión excesiva
en la capa 28 de recubrimiento disponiendo al mismo tiempo de
suficiente material para maximizar la esperanza de vida del miembro
22 de tensión.
El espesor t3 de la capa de recubrimiento 28
depende del uso del miembro 22 de tensión. Como se ilustra en la
Figura 1, el miembro 22 de tensión se desplaza sobre una única
roldana 24 y por tanto la superficie superior 32 no se encaja en la
roldana 24. En esta aplicación, el espesor t3 puede ser muy delgado,
aunque debe ser suficiente para resistir el esfuerzo conforme el
miembro 22 de tensión se desplaza sobre la roldana 24. Puede ser
también deseable meter en un surco la superficie 32 del miembro de
tensión para reducir la tensión en el espesor t3. Por otra parte,
puede requerirse un espesor t3 equivalente al de t2 si se usa el
miembro 22 de tensión en un sistema de ascensores que requiere
curvar inversamente el miembro 22 de tensión sobre una segunda
roldana. En esta aplicación, tanto la superficie superior 32 como la
inferior 30 del miembro 22 de tensión están en una superficie de
contacto y están sometidas al mismo requisito en cuanto a desgaste y
tensión.
El diámetro d de los cordones 26 individuales y
el número de cordones 26 dependen de la aplicación específica. Es
deseable mantener el espesor d tan pequeño como sea posible, tal
como se trató anteriormente, a fin de maximizar la flexibilidad y
minimizar la tensión en los cordones 26.
Aunque en la Figura 2 se ilustra como si tuviera
una serie de cables redondos 26 recibidos dentro de la capa 28 de
recubrimiento, se puede usar otros estilos de cables individuales
con el miembro 22 de tensión, incluyendo los que tienen una
relación de aspecto mayor de uno, por razones de costo, durabilidad
o facilidad de fabricación. Los ejemplos incluyen cables de forma
oval 34 (Figura 6b) o cables 36 de forma plana o rectangular (Figura
6c). Puesto que los cables están encapsulados dentro de una capa de
recubrimiento, y puesto que la capa de recubrimiento define la
superficie de contacto, la forma real de los cables es menos
significativa para la tracción y se puede optimizar para otros
fines. Los miembros de tensión mostrados en las Figuras
6a-6c no están dentro del objeto de las
reivindicaciones anexas puesto que no tienen una superficie de
contacto que esté contorneada. Las Figs. 6a-6b
muestran ejemplos de disposiciones de cables.
En una realización preferida, cada uno de los
cordones 26 está formado a partir de siete cabos trenzados, cada
uno de los cuales está hecho de siete hilos metálicos trenzados. En
una realización preferida de esta configuración de la invención, se
emplea un acero de alto contenido de carbono. El acero
preferiblemente es estirado en frío y galvanizado para obtener las
propiedades reconocidas de resistencia mecánica y de resistencia a
la corrosión de estos procedimientos. La capa de recubrimiento es
preferiblemente un material de poliuretano que está basado en éter
e incluye una composición retardante de la llama.
En una realización preferida que incorpora
cordones de acero, haciendo referencia a la Figura 7, cada uno de
los cabos 27 de un cordón 26 comprende siete hilos con seis de los
hilos trenzados alrededor de un hilo central 31. Cada cordón 26
comprende un cabo 27a que está situado centralmente y seis cabos 27b
exteriores adicionales que están trenzados alrededor del cabo
central 27a. Preferiblemente, en el modelo de trenzado de los hilos
individuales 29 que forman el cabo central 27a, están trenzados en
un sentido alrededor de un hilo central 31 del cabo central 27a,
mientras que los hilos 29 de los cabos exteriores 27b están
trenzados alrededor del hilo central 31 de los cabos exteriores 27b
en la dirección opuesta. Los cabos exteriores 27b están trenzados
alrededor de un cabo central 27a en el mismo sentido que los hilos
29 están trenzados alrededor del hilo central 31 en el cabo central
27a. Por ejemplo, los cabos individuales en una realización
comprenden un hilo central 31, en el cabo central 27a, con los seis
hilos trenzados 29 que forman trenza en el sentido de las agujas
del reloj; los hilos 29 de los cabos exteriores 27b forman trenza en
el sentido contrario a las agujas del reloj sobre sus hilos
centrales 31 mientras que al nivel del cordón 26 los cabos
exteriores 27b forman trenza alrededor del cabo central 27a en el
sentido de las agujas del reloj. Los sentidos de trenzado mejoran
las características de compartimiento de la carga en todos los hilos
del cordón.
Es importante para el éxito de esta realización
de la invención emplear un hilo 29 de un tamaño muy pequeño. Cada
hilo 29 y 31 tiene un diámetro de menos de 0,25 milímetros y
preferiblemente en el intervalo de unos 0,10 milímetros a 0,20
milímetros de diámetro. En una realización individual, los hilos son
de un diámetro de 0,175 milímetros. Los tamaños pequeños de hilos
empleados preferiblemente contribuyen al beneficio del uso de una
roldana de menor diámetro. Los hilos de menor diámetro pueden
resistir el radio de curvado de una roldana de menor diámetro
(alrededor de 100 milímetros de diámetro) sin situar una tensión
excesiva en los cabos de un cable plano. Debido a la incorporación
de una serie de pequeños cordones 26, preferiblemente de unos 1,6
milímetros de diámetro total en esta realización particular de la
invención, en el cable plano de elastómero, la presión sobre cada
uno de los cordones disminuye significativamente con respecto a los
cables de la técnica anterior. Se disminuye la presión del cordón
al menos en n^{-1/2}, siendo n el número de cordones paralelos
del cable plano, para una carga dada y una sección transversal de
hilo.
En una realización alternativa de la
configuración que incorpora cordones formados de materiales
metálicos, haciendo referencia a la Figura 8, el hilo central 35
del cabo central 37a de cada cordón 26 emplea un diámetro mayor.
Por ejemplo, si se emplean los hilos 29 de la realización anterior
(0,175 milímetros), sólo el hilo central 35 del cabo central de
todos los cordones sería de unos 0,20-0,22
milímetros de diámetro. El efecto de este cambio de diámetro del
hilo central es reducir el contacto entre los hilos 29 que rodean el
hilo 35, así como reducir el contacto entre los cabos 37b que están
trenzados alrededor del cabo 37a. En una realización de este tipo.
el diámetro del cordón 26 será ligeramente mayor que en el ejemplo
previo de 1,6 milímetros.
En una tercera realización de la configuración
que incorpora cordones formados de materiales metálicos, haciendo
referencia a la Figura 9, el concepto de la realización de la Figura
8 se expande a reducir adicionalmente el contacto hilo a hilo y
cabo a cabo. Se emplean tres tamaños de hilos distintos para
construir los cordones de la invención. Los hilos 204 de diámetro
intermedio se sitúan alrededor del hilo central 202 del cabo central
200 y constituyen así una parte de un cabo central 200. Este hilo
204 de diámetro intermedio es también el hilo central 206 para
todos los cabos exteriores 210. Los hilos de diámetro menor
empleados llevan el número 208. Éstos envuelven cada hilo 206 de
cada cabo exterior 210. Todos los hilos de la realización son
todavía de menos de 0,25 mm de diámetro. En una realización
representativa, los hilos 202 pueden ser de 0,21 mm; los hilos 204
pueden ser de 0,19 mm; los hilos 206 pueden ser de 0,175 mm. Se
apreciará que en esta realización los hilos 204 y 206 son de
diámetros equivalentes y están numerados individualmente para
proporcionar sólo información sobre su situación. Se observa que la
invención no se limita porque los hilos 204 y 206 sean idénticos en
diámetro. Todos los diámetros de los hilos proporcionados son sólo a
título de ejemplo y podrían ser dispuestos de otra manera con el
principio de juntarlos de forma que el contacto entre los hilos
exteriores del cabo central se reduzca; el contacto entre los hilos
exteriores de los cabos exteriores se reduzca y el contacto entre
los cabos exteriores se reduzca. En el ejemplo ofrecido, (sólo a
título de ejemplo) el espacio obtenido entre los hilos exteriores
de los cabos exteriores es de 0,014 mm.
Haciendo referencia nuevamente a la Figura 2, la
roldana 24 de tracción incluye una base 40 y un revestimiento 42.
La base 40 está formada de fundición de hierro e incluye un par de
llantas 44 dispuestas en lados opuestos de la roldana 24 para
formar un surco 46. El revestimiento 42 incluye una base 48 que
tiene una superficie 50 de tracción y un par de bridas 52 que se
apoyan en las llantas 44 de la roldana 24. El revestimiento 42 está
formado de un material de poliuretano, tal como el descrito en la
patente de propiedad común de los EEUU Nº 5.112.933 o cualquier
otro material adecuado que proporcione la tracción con la superficie
de contacto 30 de la capa 28 de recubrimiento y las características
de desgaste deseadas. Dentro del accionamiento 18 de tracción, se
desea que el revestimiento 42 de la roldana se desgaste antes que la
roldana 24 o el miembro 22 de tensión debido al costo asociado a la
sustitución del miembro 22 de tensión o de la roldana 24. Como tal,
el revestimiento 42 realiza la función de una capa de sacrificio en
el accionamiento 18 de tracción. El revestimiento 42 es retenido,
bien por pegado o bien por cualquier otro método convencional,
dentro del surco 46 y define la superficie de tracción 50, para
recibir el miembro 22 de tensión. La superficie 50 de tracción
tiene un diámetro D. El encaje entre la superficie 50 de tracción y
la superficie 30 de encaje proporciona la tracción para accionar el
sistema 12 de ascensores. El diámetro de una roldana para su uso con
el miembro de tracción descrito anteriormente se reduce
dramáticamente con respecto a los diámetros de roldana de la
técnica anterior. Más particularmente, las roldanas a emplear con el
cable plano de la invención se pueden reducir en diámetro a 100 mm
o menos. Como será inmediatamente reconocido por los expertos en la
técnica, tal reducción de diámetro de la roldana permite el empleo
de una máquina mucho más pequeña. De hecho, los tamaños de máquina
se pueden reducir a ¼ de su tamaño convencional, por ejemplo, en las
aplicaciones de baja elevación sin engranajes para ascensores
típicos de 8 pasajeros. Esto se debe a que se cortan las necesidades
de par a aproximadamente ¼ con una roldana de 100 y se aumentarían
las rpm del motor. En consecuencia, cae el costo para las máquinas
indicadas.
Aunque se ilustra como dotado de un revestimiento
42, sería obvio para los expertos en la técnica que se puede usar
el miembro 22 de tensión con una roldana que no tenga un
revestimiento 42. Como alternativa, se puede sustituir el
revestimiento 42 por el recubrimiento de la roldana con una capa de
un material seleccionado, tal como poliuretano, o se puede formar o
moldear la roldana a partir de un material sintético apropiado.
Estas alternativas pueden demostrar ser efectivas en cuanto a costo
si se determina que, debido al tamaño reducido de la roldana, puede
resultar menos caro reemplazar simplemente la roldana entera antes
que sustituir los revestimientos de roldana.
La forma de la roldana 24 y del revestimiento 42
define un espacio 54 en el cual se recibe el miembro 22 de tensión.
Las llantas 44 y las bridas 52 del revestimiento 42 proporcionan un
límite en el contacto entre el miembro 22 de tensión y la roldana
24 y guían el contacto para impedir que el miembro 22 de tensión se
desencaje de la roldana 24.
En la Figura 3 se ilustra una disposición
comparativa alternativa de un accionamiento general 18 de tracción.
En esta disposición general, el accionamiento 18 de tracción incluye
tres miembros 56 de tensión y una roldana 58 de tracción. Cada uno
de los miembros 56 de tensión es similar en configuración al miembro
22 de tensión descrito anteriormente con respecto a las Figuras 1 y
2. La roldana 58 de tracción incluye una base 62, un par de llantas
64 dispuestas en lados opuestos de la roldana 58, un par de
divisores 66, y tres revestimientos 68. Los divisores 66 están
espaciados lateralmente de las llantas 64 y entre sí para definir
tres surcos 70 que reciben los revestimientos 68. Como con el
revestimiento 42 descrito en relación con la Figura 2, cada
revestimiento 68 incluye una base 72 que define una superficie 74 de
tracción para recibir uno de los miembros 56 de tensión y un par de
bridas 76 que están a tope con las llantas 64 ó los divisores 66.
También como en la Figura 2, el revestimiento 42 es suficientemente
ancho para dejar que exista un espacio 54 entre los bordes del
miembro de tensión y las bridas 76 del revestimiento 42.
En las Figuras 4 y 5 se ilustran las
construcciones del accionamiento 18 de tracción para un sistema de
ascensores según la invención. La Figura 4 ilustra una roldana 86
que tiene una superficie 88 de tracción de forma convexa. La forma
de la superficie 88 de tracción obliga al miembro 90 de tensión
plano a permanecer centrado durante el funcionamiento. La Figura 5
ilustra un miembro 92 de tensión que tiene una superficie 94 de
contacto contorneada que se define por los cordones encapsulados
96. La roldana 98 de tracción incluye un revestimiento 100 que
tiene una superficie 102 de tracción que está contorneada para
complementar el contorno del miembro 92 de tensión. La
configuración complementaria proporciona un guiado al miembro 92 de
tensión durante el contacto y, adicionalmente, aumenta las fuerzas
de tracción entre el miembro 92 de tensión y la roldana 98 de
tracción.
El uso de los sistemas de ascensores según la
presente invención puede dar lugar a reducciones significativas en
la presión máxima del cable, con las reducciones correspondientes en
el diámetro de la roldana y en las necesidades de par. La reducción
de la presión máxima del cable resulta de que el área de la sección
transversal del miembro a tracción tiene una relación de aspecto
mayor de uno. Para esta configuración, suponiendo que el miembro de
tensión sea tal como se representa en la Figura 6d, el cálculo de la
presión máxima aproximada del cable se determina como sigue:
P_{máx} =
(2F/Dw)
Donde F es la tensión máxima en el miembro de
tensión. Para las otras configuraciones de la Figura
6a-c, la presión máxima del cable sería
aproximadamente la misma, aunque ligeramente más alta debido al
carácter discreto de los cables individuales. Para un cable redondo
con un surco redondo, el cálculo de la presión máxima del cable se
determina como sigue:
P_{máx} =
(2F/Dd)(4/\pi)
El factor (4/\pi) da lugar a un incremento de
al menos el 27% en la presión máxima del cable, suponiendo que los
diámetros y los niveles de tensión sean comparables. Más
significativamente, la anchura w es mucho mayor que el diámetro d
del cordón, lo cual da lugar a que se reduzca en gran medida la
presión máxima del cable. Si se rebajan en corte los surcos de
cable convencionales, la presión máxima del cable es incluso mayor
y por tanto se pueden lograr mayores reducciones relativas en la
presión máxima del cable usando una configuración de miembro de
tensión plano. Otra ventaja del miembro de tensión usado en un
sistema de ascensores según la presente invención es que el espesor
t1 del miembro de tensión puede ser mucho menor que el diámetro d de
los cables redondos con idéntica capacidad de transmisión de
cargas. Esto mejora la flexibilidad del miembro de tensión en
comparación con los cables convencionales.
Claims (45)
1. Un sistema de ascensores que comprende un
accionamiento de tracción, una cabina (14) y un contrapeso
(16),
incluyendo el accionamiento de tracción una
roldana (98) de tracción accionada por una máquina (20) y un miembro
(22; 92) de tensión que interconecta y suspende la cabina y el
contrapeso para proporcionar la fuerza de elevación a la
cabina,
teniendo el miembro (22; 92) de tensión una
anchura w, un espesor t medido en la dirección de curvado, y una
relación de aspecto, definida como la relación de la anchura w con
respecto al espesor t, mayor de uno, y
teniendo el miembro (22; 92) de tensión una
superficie de contacto (94) en la que encaja la roldana (98) de
tracción definida por la dimensión de la anchura del miembro (22;
92) de tensión donde la superficie (94) de contacto está conformada
para guiar el miembro (22; 92) de tensión durante el encaje con la
roldana (98), e
incluyendo la roldana (98) de tracción una
superficie (102) de tracción, donde la superficie (94) de contacto
del miembro (22; 92) de tensión está contorneada a través de la
dimensión de la anchura del miembro (22; 92) de tensión para
complementar la superficie (102) de tracción de la roldana (98),
y
donde el miembro (22; 92) de tensión comprende
una serie de cordones individuales (26; 34; 36; 38; 96) de
transmisión de cargas encajados dentro de una capa común de un
recubrimiento (28) de elastómero, separando la capa de
recubrimiento los cordones individuales, donde la capa de
recubrimiento define la superficie (94) de contacto para encajar la
roldana y actúa para transmitir la tracción de la roldana (98) a los
cordones (26; 34; 36; 38; 96) de transmisión de cargas de forma que
desplazan la cabina (14) y el contrapeso (16).
2. El sistema de ascensores según la
reivindicación 1, donde los cordones (26; 34; 36; 38; 96) de
transmisión de cargas están formados de cabos de un material no
metálico.
3. El sistema de ascensores según la
reivindicación 1 ó 2, donde el elastómero es uretano.
4. El sistema de ascensores según la
reivindicación 3, donde el material de uretano es un uretano
termoplástico.
5. El sistema de ascensores según cualquier
reivindicación precedente, donde la capa (28) de recubrimiento
bloquea el movimiento longitudinal de la serie de cordones
individuales (26; 34; 36; 38; 96).
6. El sistema de ascensores según la
reivindicación 5, donde la capa (28) de recubrimiento retiene cada
uno de los cordones individuales (26; 34; 36; 38; 96) para impedir
que se produzca un movimiento diferencial.
7. El sistema de ascensores según cualquier
reivindicación precedente, en el que los cordones individuales (26;
34; 36; 96) están espaciados a lo ancho dentro de la capa (28) de
recubrimiento común.
8. El sistema de ascensores según cualquier
reivindicación precedente, en el que la capa (28) de recubrimiento
define una superficie única de contacto para la serie de cordones
individuales (26; 34; 36; 96).
9. El sistema de ascensores según la
reivindicación 8, en el que la capa (28) de recubrimiento se
extiende a lo ancho de tal manera que la superficie de contacto se
extiende sobre la serie de cordones individuales (26; 34; 36;
96).
10. El sistema de ascensores según cualquier
reivindicación precedente, en el que la capa (28) de recubrimiento
está conformada por la superficie exterior de los cordones (26; 34;
36; 96) para mejorar la tracción entre la roldana de tracción y el
miembro de tracción.
11. El sistema de ascensores según cualquier
reivindicación precedente, en el que los cordones individuales (26;
34; 36; 96) de la serie están dispuestos linealmente.
12. El sistema de ascensores según cualquier
reivindicación precedente, en el que los cordones individuales (26;
96) son redondos en sección transversal.
13. El sistema de ascensores según cualquier
reivindicación precedente, en el que los cordones individuales (34;
36) tienen una relación de aspecto mayor de uno.
14. El sistema de ascensores según cualquier
reivindicación precedente, en el que los cordones individuales (36)
son planos en sección transversal.
15. El sistema de ascensores según cualquier
reivindicación precedente, en el que los cordones individuales (26;
34; 36; 38; 96) están formados por cabos de material no
metálico.
16. El sistema de ascensores según cualquier
reivindicación precedente, en el que los cordones individuales (26;
34; 36; 38; 96) son metálicos.
17. El sistema de ascensores según la
reivindicación 16, en el que los cordones individuales (26; 34; 36;
96) están construidos a partir de una serie de hilos individuales
(29; 31; 35; 202, 204, 206, 208) que incluyen hilos de menos de
0,25 mm de diámetro.
18. El sistema de ascensores según la
reivindicación 17, en el que dicha serie de hilos (29) están en un
modelo trenzado creando cabos (27; 37) de varios hilos (29; 204;
208) y un hilo central (31; 35; 202; 206).
19. El sistema de ascensores según la
reivindicación 18, en el que dicho modelo de cabos se define como
varios hilos (29; 204; 208) trenzados alrededor de dicho un hilo
central (31; 35; 202; 206).
20. El sistema de ascensores según la
reivindicación 19, en el que dicha serie de cordones (26; 34; 36;
96) están cada uno en un modelo que comprende varios cabos (27b;
37b; 210) alrededor de un cabo central (27a; 37a; 210).
21. El sistema de ascensores según la
reivindicación 20, en el que dicho modelo de cordones se define
como varios cabos exteriores (27b; 37b; 210) trenzados alrededor de
dicho cabo central (27a; 37a; 210).
22. El sistema de ascensores según la
reivindicación 21, en el que dicho cabo central (27a; 37a; 200)
comprende dichos varios hilos (29; 29; 204) trenzados alrededor de
dicho un hilo central (31; 35; 202) en un primer sentido y dichos
cabos exteriores (27b; 37b; 210) comprenden cada uno dichos varios
hilos (29; 29; 208) trenzados alrededor de dicho un hilo central
(31; 35; 206) en un segundo sentido y dichos cabos exteriores (27b;
37b; 210) están trenzados alrededor de dicho cabo central (27a, 37a,
200) en dicho primer sentido.
23. El sistema de ascensores según la
reivindicación 21 ó 22, en el que cada uno de dicho hilo central
(31; 35; 202; 206) de cada cabo (27; 37) es mayor que todos los
hilos trenzados alrededor del mismo.
24. El sistema de ascensores según la
reivindicación 23, en el que dicho hilo central (31; 35; 202) de
dicho cabo central (27a; 37a; 200) es mayor que dicho hilo central
(31; 206) de cada uno de dichos cabos exteriores (376; 210).
25. El sistema de ascensores según la
reivindicación 20 ó 21, en el que dicho hilo central (31; 35; 202)
de dicho cabo central (27a; 37a; 200) es mayor en diámetro que todos
los otros hilos de dicha serie de cordones.
26. El sistema de ascensores según cualquiera de
las reivindicaciones 17 a 25, en el que todos dichos hilos
individuales (29; 31; 35; 202, 204, 206, 208) son de menos de 0,25
mm de diámetro.
27. El sistema de ascensores según cualquiera de
las reivindicaciones 19 a 26, en el que dichos hilos individuales
(29; 31; 35; 202, 204, 206, 208) están en el intervalo de
aproximadamente 0,10 mm a aproximadamente 0,20 mm de diámetro.
28. El sistema de ascensores según cualquier
reivindicación precedente, en el que la capa (28) de recubrimiento
es transparente.
29. El sistema de ascensores según cualquier
reivindicación precedente, en el que la capa (28) de recubrimiento
es retardante de la llama.
30. El sistema de ascensores según cualquiera de
las reivindicaciones 5 a 29, donde la presión máxima del cable de
los cordones de transmisión de cargas está definida aproximadamente
por la ecuación siguiente:
P_{máx} =
(2F/Dw)
Donde F es la tensión máxima en el miembro de
tensión y D es el diámetro de la roldana de tracción.
31. El sistema de ascensores según cualquier
reivindicación precedente, donde la superficie de contacto de la
capa (28) de recubrimiento está conformada por la superficie
exterior de los cordones (96) para guiar el miembro de tensión
durante el encaje con la roldana.
32. El sistema de ascensores según cualquier
reivindicación precedente, donde la relación de aspecto del miembro
de tensión es mayor o igual a dos.
33. El sistema de ascensores según la
reivindicación 32, en el que la superficie (102) de tracción está
contorneada para complementar la superficie de contacto del miembro
(92) de tensión de tal manera que la tracción entre la roldana y el
miembro de tensión resulta mejorada.
34. El sistema de ascensores según la
reivindicación 32 ó 33, en el que la superficie (102) de tracción
está contorneada para complementar la superficie de contacto del
miembro (92) de tensión para guiar el miembro de tensión durante su
contacto con la roldana.
35. El sistema de ascensores según la
reivindicación 32, 33 ó 34, en el que la superficie (102) incluye
un diámetro D, y donde el diámetro D varía lateralmente para
proporcionar un mecanismo de guiado durante el contacto del miembro
de tensión y la roldana.
36. El sistema de ascensores según cualquiera de
las reivindicaciones 32 a 35, donde la roldana (24; 58; 86) de
tracción incluye un par de llantas de retención (44; 64) en lados
opuestos de la roldana.
37. El sistema de ascensores según cualquiera de
las reivindicaciones 32 a 36, donde la roldana (58) incluye una
superficie (74) para cada uno de cierto número de miembros (22) de
tensión e incluye además uno o más divisores (66) que separan la
serie de superficies.
38. El sistema de ascensores según cualquiera de
las reivindicaciones 32 a 37, en el que la superficie (50; 74) de
tracción está formada a partir de un material no metálico.
39. El sistema de ascensores según cualquiera de
las reivindicaciones 32 a 37, incluyendo además un revestimiento
(42) de roldana dispuesto sobre la roldana, donde el revestimiento
de roldana define la superficie de tracción.
40. El sistema de ascensores según cualquiera de
las reivindicaciones 32 a 37, donde la superficie de tracción está
formada a partir de un recubrimiento no metálico pegado a la
roldana.
41. El sistema de ascensores según cualquiera de
las reivindicaciones 32 a 37, en el que la roldana (24; 58; 56)
está formada de un material no metálico, y donde el material no
metálico define la superficie para encajar la superficie de
contacto del uno o más miembros de tensión.
42. El sistema de ascensores según cualquiera de
las reivindicaciones 32 a 41, en el que la superficie (50; 74) de
tracción está formada de poliuretano.
43. El sistema de ascensores según cualquier
reivindicación precedente, en el que la capa (28) de recubrimiento
comprende un poliuretano basado en éter.
44. El sistema de ascensores según cualquier
reivindicación precedente, en el que el diámetro de la roldana de
tracción es de 100 mm o menos.
45. El sistema de ascensores según cualquier
reivindicación precedente, en el que el espesor de la capa (28) de
recubrimiento entre los cordones (26; 34; 36; 38; 96) y la
superficie (94) de contacto del miembro (22; 92) de tensión es
mayor que el espesor entre los cordones (26; 34; 36; 38; 96) y la
superficie del miembro (22; 92) de tensión opuesta a la superficie
(94) de contacto.
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