ES2262368T3 - Elemento de tension para un ascensor. - Google Patents
Elemento de tension para un ascensor.Info
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Abstract
Sistema de ascensor que comprende una cabina (14), una polea de tracción giratoria (24) y un elemento de tensión (22) que suspende la cabina (14) y el contrapeso (16) y para proporcionar la fuerza de elevación a la cabina (14), pudiéndose engranar y accionar el elemento de tensión (22) por una polea de tracción (24) para subir y bajar la cabina (14), presentando el elemento de tensión (22) una anchura w, un espesor t medido en la dirección de curvatura, y una superficie de engrane (30) definida por la medida de la anchura del elemento de tensión (22), en el que el elemento de tensión (22) presenta una relación de dimensión, definida como la relación entre la anchura w y el espesor t, mayor que la unidad, el elemento de tensión (22) está formado por una cuerda que soporta la carga (26) revestida por una capa de revestimiento (28), en el que la cuerda que soporta la carga (26) está formada por un material metálico y la capa de revestimiento (28) está formada a partir de un material no metálico, en el que la cuerda que soporta la carga (26) está formada por unos ramales (27a, 27b; 37a, 37b; 200, 210) formados por unos hilos (29, 31, 35, 202, 204, 206, 208); en el que la cuerda (26) comprende un ramal central (200) y una pluralidad de ramales exteriores (210) dispuestos alrededor del ramal central (200), comprendiendo cada uno de los ramales (200, 210) un hilo central (202, 206), en el que el diámetro de cada uno de los hilos centrales (202, 206) es comparativamente mayor que el de los hilos exteriores (204, 208) del respectivo ramal (200, 210); en el que los hilos (29, 31, 35, 202, 204, 206, 208) presentan un diámetro de hilo igual e inferior a 0, 21 mm; y en el que el elemento de tensión (22) comprende asimismo de una pluralidad de cuerdas metálicas de carga (26) separadas entre sí, y en el que la capa de revestimiento (28) encapsula la pluralidad de cuerdas metálicas (26) separadas; y en el que la polea de tracción (24) presenta un diámetro de aproximadamente 100 mm o inferior.
Description
Elemento de tensión para un ascensor.
La presente invención se refiere a los sistemas
de ascensor, y más particularmente al elemento de tensión de los
sistemas de ascensor.
Los sistemas de ascensor convencionales están
formados por una cabina, un contrapeso, dos o más cables que
interconectan la cabina y el contrapeso, una polea acanalada de
tracción para mover los cables, y una máquina para hacer girar la
polea de tracción. Los cables están formados por unos hilos de acero
lisos o trenzados y la polea está fabricada en acero moldeado. La
máquina puede ser una máquina de un tipo con o sin engranajes. Una
máquina con engranajes permite que se pueda utilizar un motor de más
velocidad, que es más compacto y tiene un coste inferior, pero que
necesita más espacio y más mantenimiento.
A pesar que los cables de acero redondos
convencionales y las poleas acanaladas de fundición de acero han
demostrado ser muy fiables y tener un coste competitivo, en la
práctica presentan algunas limitaciones. Una de dichas limitaciones
es la fuerza de tracción entre los cables y la polea. Dicha fuerza
de tracción se pueden mejorar incrementando el ángulo de enrollado
de los cables o profundizando los canales de las poleas. No obstante
ambas técnicas reducen la duración de los cables, como resultado de
un mayor desgaste (ángulo de enrollado) o por el incremento de la
presión del cable (profundidad de la acanaladura). Otro
procedimiento para incrementar la fuerza de tracción consiste en
montar unas camisas de material sintético en los canales de la
polea. Las camisas mejoran el coeficiente de fricción entre los
cables y la camisa y al mismo tiempo se reduce el desgaste de los
cables y de las camisas.
Otra limitación que se presenta cuando se
utilizan cables de acero redondos es la flexibilidad y la fatiga
característica de los cables redondos de acero. Los coeficientes de
seguridad de los ascensores actuales exigen que todos los cable de
acero tengan un diámetro d mínimo (d_{min}=8 mm según las normas
CEN; d_{min}=9,5 mm (3/8'') según las normas ANSI) y que la
relación D/d de los elevadores de tracción sea mayor o igual que
cuarenta (D/d\geq40), siendo D el diámetro de la polea. De modo
que resulta que el diámetro D de la polea debe ser de como mínimo
320 mm (380 mm según las normas ANSI). Cuanto mayor es el diámetro
de la polea D, mayor es el par que tiene que proporcionar la
máquina para accionar el sistema de ascensor.
A partir del desarrollo de fibras sintéticas de
peso reducido y elevada resistencia a la tracción se han hecho
propuestas para sustituir los cables de hilo de acero de los
sistemas de ascensor por unos cables que presentan unos ramales que
soportan la carga formados por fibras sintéticas, tales como las
fibras de aramida. Entre las publicaciones recientes en las que se
hace dicha propuesta se incluye: la patente US nº 4.022.010
solicitado por Gladdenbeck et al.; la US nº 4.624.097
solicitado por Wilcox; la patente US nº 4.887.422
solicitado por Klees y otros; y la patente US nº 5.566.786
solicitado por De Angelis y otros. Las ventajas que describen son
que al reemplazar las fibras de acero por fibras de aramida se
obtiene una mejora de la resistencia a la tracción en relación al
peso y una mejora en cuanto a la flexibilidad de los materiales de
aramida, junto con la posibilidad de mejorar la tracción entre el
material sintético del cable y la polea.
Otro inconveniente del que adolecen los cables
redondos convencionales es que cuanto mayor es la presión del
cable, más corta es la vida del cable. La presión del cable
(P_{cable}) aparece cuando el cable circula alrededor de la polea
y es directamente proporcional a la tensión (F) del cable e
inversamente proporcional al diámetro de la polea D y al diámetro
del cable d (P_{cable}\approxF/(D/d)). Asimismo, la forma de los
canales de la polea, que se incluye en dichos perfeccionamientos de
las técnicas de tracción como la profundización del corte de los
canales de la polea, también incrementa la presión máxima del cable
a la que se somete el cable.
Incluso considerando que la flexibilidad
característica de dichos cables de fibras sintéticas permite reducir
el factor D/d, y por consiguiente el diámetro D de la polea, no
obstante los cables siguen estando expuestos a una considerable
presión de cable. La relación inversa entre el diámetro de la polea
D y la presión del cable limita la reducción del diámetro de la
polea D que se puede conseguir con los cables convencionales
formados por fibras de aramida. Además, las fibras de aramida, a
pesar de que tienen una resistencia a la tracción superior, son más
propensas a sufrir daños cuando se someten a cargas transversales.
Incluso si se reducen los requerimientos en D/d, la presión
resultante en el cable puede producir daños excesivos en las fibras
de aramida y reducir la duración de los cables.
El documento
GB-A-2 162 283 da a conocer una
máquina de extracción de minas que comprende una cabina, un árbol
giratorio forjado que forma una sola pieza con un elemento giratorio
y con un elemento correa plana del que están suspendidos la cabina
y un contrapeso, y para proporcionar la fuerza de elevación a la
cabina, pudiéndose engranar y accionar el elemento de tracción por
un elemento giratorio motriz para hacer subir y bajar la cabina,
presentando el elemento de tracción una anchura, un espesor medido
en la dirección de curvado, y una superficie de engrane definida
por la medida de la anchura del elemento de tracción, de modo que el
elemento de tracción presenta una relación de dimensión, definido
como la relación entre la anchura y el grueso, mayor que la unidad,
el elemento de tracción está formado por una cuerda que soporta la
carga recubierta de una capa de revestimiento formada por un
material de elastómero. El elemento de tensión asimismo puede estar
formado por una pluralidad de cuerdas que soportan la carga
separadas entre sí y de modo que la capa de revestimiento encapsule
la pluralidad de cuerdas separados.
El documento
JP-A-9-210 84 da a
conocer un cable de hilo de telar formado por una pluralidad de
cuerdas incrustadas en un material de revestimiento. Las cuerdas
están formadas por ramales de hilos, de modo que la cuerda está
formada por un ramal central y por una pluralidad de ramales
exteriores posicionados alrededor del ramal central, en el que el
ramal central, está formado por una pluralidad de hilos de
diferentes diámetros. Las cuerdas individuales están posicionadas
una junto a otra apretadas entre sí.
El documento
US-A-5.461.850 da a conocer un cable
de acero revestido de caucho que comprende un ramal central y hasta
nueve ramales exteriores, estando el ramal central y los ramales
exteriores formados por un hilo central y una pluralidad de hilos
exteriores trenzados alrededor del hilo central. Los hilos centrales
presentan un diámetro mayor en relación a los hilos exteriores del
respectivo ramal. Asimismo el hilo central del ramal central
presenta un diámetro mayor en comparación con los hilos centrales de
los ramales exteriores.
Las cuerdas redondas de acero revestidas con una
capa de goma se pueden utilizar, por ejemplo, como cables de
montacargas. Asimismo dicho documento divulga una cinta
transportadora formada por una pluralidad de dichas cuerdas
posicionadas una al lado de la otra sin una capa de revestimiento
común.
A partir del actual estado de la técnica,
científicos e ingenieros bajo la dirección de los cesionarios de
los solicitantes han realizado unos trabajos para desarrollar unos
procedimientos y unos aparatos más eficientes y duraderos para
accionar los sistemas de ascensor.
La presente invención proporciona un sistema de
ascensor según la reivindicación 1.
Consecuentemente, el elemento de tensión de un
ascensor presenta una relación de dimensión superior a la unidad,
definiéndose la relación de dimensión como la relación entre la
anchura del elemento de tensión w y el espesor t (relación de
dimensión = w/t).
La principal característica es el aplanado del
elemento de tensión. Del incremento de la relación de dimensión
resulta un elemento de tensión que presenta una superficie de
engrane, definida por la medida de la anchura, que resulta
optimizada para repartir la presión del cable. Por consiguiente, se
reduce la presión máxima del cable del elemento de tensión.
Asimismo, aumentado la relación de dimensión respecto a un cable
redondo, que presente una relación de dimensión igual a la unidad,
se puede reducir el espesor del elemento de tensión manteniendo
constante la superficie de la sección transversal del elemento de
tensión.
Asimismo, el elemento de tensión consta de una
pluralidad de cuerdas individuales de soporte de carga revestidas
de una capa común de revestimiento. La capa de revestimiento separa
las cuerdas individuales y define una superficie de engrane para
engranar con la polea de tracción.
Como resultado de esta configuración del
elemento de tensión, la presión del cable se puede repartir más
uniformemente a través del elemento de tensión. Resultando, que la
presión máxima del cable se reduce significativamente en
comparación con la de un cable de elevador convencional que presente
una capacidad de carga similar.
Asimismo, el diámetro efectivo del cable
"d" (medido en la dirección de curvado) se reduce en relación a
los que presentan una capacidad de soporte de carga equivalente.
Asimismo, las poleas pueden tener un diámetro "D" más reducido
sin que se reduzca el factor D/d.
Asimismo, la reducción del diámetro D de la
polea permite utilizar unos motores más rápidos menos costosos y
más compactos para accionar la máquina sin que sea necesario
utilizar una caja reductora de engranajes.
Las poleas de diámetro más reducido hacen que el
par que necesita la máquina para accionar la polea se reduzca y se
incremente la velocidad de giro. Por consiguiente, se pueden
utilizar unas máquinas de coste más reducido para accionar los
sistemas de ascensor.
Las cuerdas individuales se forman con ramales
formados por elementos metálicos, por ejemplo de acero. Mediante la
incorporación de unas cuerdas que presenten las características de
flexibilidad correspondientes a unos elementos metálicos
dimensionados y construidos convenientemente a los elementos de
tracción de la presente invención, se puede reducir el diámetro
admisible de la polea de tracción manteniendo la presión máxima del
cable dentro de los límites aceptables.
La capa de revestimiento proporciona diversas
ventajas. La primera, la capa de revestimiento de elastómero
proporciona una mejora de la tracción respecto a los cables de acero
convencionales que engranan con las poleas de tracción fabricadas
con acero moldeado o con otros materiales metálicos. Segundo, la
capa de revestimiento sella las cuerdas metálicas y elimina la
necesidad de lubricar y volver a lubricar continuamente las cuerdas
como es necesario realizar en los cables de acero. Tercero, la capa
de revestimiento llena los espacios entre los ramales contiguos de
las cuerdas impidiendo el contacto de los hilos entre sí. De dicho
contacto resulta la corrosión y la degradación de las cuerdas.
También, la capa de revestimiento proporciona
una camisa protectora alrededor de las cuerdas que soportan la
carga para evitar daños imprevisibles motivados por factores
medioambientales como los disolventes o las llamas. Esto resulta
particularmente importante en caso de incendio.
La capa de revestimiento se puede fabricar con
una composición que retarde la propagación de la llama. Una capa de
revestimiento que retarde la propagación de la llama reduce los
efectos del fuego en las cuerdas no metálicas, que pueden ser
sensibles al calor y al fuego. Asimismo, incluso en el caso de
utilizar cuerdas de acero y de otros elementos metálicos que son
intrínsecamente retardantes a la llama, el hecho de estar
recubiertos de una capa retardante a la llama proporciona una
ventaja adicional al evitar la posibilidad que en caso de incendio
se desprenda la capa del material de revestimiento del cable que
podría producir daños colaterales en el montacargas. Fabricando la
capa de revestimiento de un retardante a la llama, es menos probable
que la capa de revestimiento se puede desprender del cable y es
menos probable que se puedan producir daños colaterales.
La expresión "retardante a la llama" se
refiere a un material que se autoextingue cuando la llama activa se
elimina del material. En otra forma particular de realización de la
presente invención, el accionamiento de tracción del sistema de
ascensor está formado por un elemento de tracción que tiene una
relación de dimensión mayor que uno y una polea de tracción que
presenta una superficie de tracción configurada para recibir el
elemento de tracción. El elemento de tracción consta de una
superficie de engrane definida por la medida de la anchura del
elemento de tracción. La superficie de tracción de la polea y la
superficie de engrane están diseñadas complementariamente para
proporcionar la tracción y guiar el engrane entre el elemento de
tensión y la polea. En otra forma de realización alternativa, el
accionamiento de tracción consta de una pluralidad de elementos de
tensión engranados con la polea y la polea presenta un par de
costillas posicionadas en lados opuestos de la polea y de uno o más
separadores posicionados entre los elementos de tensión contiguos.
El par de costillas y de separadores realizan la función de guiar
los elementos de tensión para prevenir los problemas derivados de
una desalineación excesiva en el caso de que el cable se afloje,
etc.
En otra forma de realización, la superficie de
tracción de la polea se define con un material que optimiza la
fuerza de tracción entre la polea y el elemento de tensión y
minimiza el desgaste del elemento de tensión. En otra forma de
realización, la superficie de tracción está formada por una camisa
de la polea montada en la polea. En otra forma de realización, la
superficie de tracción está definida por una capa de revestimiento
que está encolada a la polea de tracción. En otra forma de
realización, la polea de tracción está fabricada con un material que
define la superficie de tracción.
Lo anteriormente descrito y otros objetivos,
características y ventajas de la presente invención se pondrán más
claramente de manifiesto a partir de la siguiente descripción
detallada de unos ejemplos de forma de realización de la misma, que
se representan en los dibujos adjuntos.
La Figura 1 es una vista en perspectiva de un
sistema de ascensor que incluye un accionamiento de tracción según
la presente invención;
la Figura 2 es un corte, de una vista lateral
del accionamiento de tracción, en el que se representa un elemento
de tensión y una polea;
la Figura 3 es un corte, de una vista lateral de
una forma de realización alternativa en la que se representan una
pluralidad de elementos de tensión;
la Figura 4 es otra forma de realización
alternativa en la que se representa una polea de tracción que
presenta una forma convexa para centrar el elemento de tensión,
la Figura 5 es otra forma de realización
alternativa en la que se representa una polea de tracción y un
elemento de tensión que presentan unos contornos complementarios
para mejorar la tracción y guiar el engrane entre el elemento de
tensión y la polea;
la Figura 6 es una sección transversal ampliada
de una sola cuerda formada por seis ramales trenzados alrededor de
un ramal central;
la Figura 7 es una sección transversal ampliada
de otra forma de realización alternativa de una cuerda según la
invención;
la Figura 8 es una sección transversal ampliada
de otra forma de realización alternativa de la invención; y
la figura 9 es una vista en sección del elemento
de tensión.
En la Figura 1 se representa un sistema de
ascensor por tracción 12. El sistema de ascensor 12 está formado
por una cabina 14, un contrapeso 16, un accionamiento de tracción
18, y una máquina 20. El accionamiento de tracción 18 consta de un
elemento de tensión 22, que interconecta la cabina 14 y el
contrapeso 16, y de una polea de tracción 24. El elemento de
tensión 22 está engranado con la polea 24 de modo que el giro de la
polea 24 mueve al elemento de tracción 22, y de ese modo a la
cabina 14 y al contrapeso 16. En la máquina 20 está engranada la
polea 24 para hacer girar la polea 24. A pesar que se ha
representado una máquina con engranajes 20, debe considerarse que
dicha configuración se ha representado únicamente por motivos de
representación, y la presente invención se puede utilizar con
máquinas con y sin engranajes.
El elemento de tensión 22 y la polea 24 se
representan más detalladamente en la Figura 2. El elemento de
tensión 22 está formado por un solo elemento formado por una
pluralidad de cuerdas 26 integradas dentro de una capa de
revestimiento 28. Cada uno de los cables 26 está formado por unos
ramales de fibras sintéticas no metálicas de alta resistencia
trenzados o sin enrollar, como por ejemplo las fibras de aramida
disponibles comercialmente. Los cuerdas 26 tienen una misma
longitud, están separadas en el sentido de la anchura
aproximadamente por una misma distancia dentro de la capa de
revestimiento 28 y están posicionadas linealmente a la anchura. La
capa de revestimiento 28 está formada por un material de
poliuretano, preferiblemente un uretano termoplástico, extrusionado
alrededor y a través de la pluralidad de cuerdas 26 de modo que
impide que ninguna de los cuerdas 26 se pueda mover
longitudinalmente respecto a las otras cuerdas 26. En una forma de
realización alternativa se puede utilizar un material transparente
que puede resultar ventajoso ya que facilita la inspección visual
del cable. No obstante, desde el punto de vista estructural el color
es irrelevante. También se pueden utilizar otros materiales para
fabricar la capa de revestimiento 28 si cumplen los requisitos
necesarios de una capa de revestimiento: tracción, desgaste,
transmisión de cargas de tracción a las cuerdas 26 y resistencia a
los factores medioambientales. También debe considerarse que si se
utilizan otros materiales que no alcancen o sobrepasen las
propiedades mecánicas del uretano termoplástico, entonces los
beneficios adicionales de la invención de reducir radicalmente el
diámetro de la polea puede resultar que no se alcancen por completo.
Con las propiedades mecánicas del uretano termoplástico el diámetro
de la polea se puede reducir aproximadamente a 100 milímetros o
menos. La capa de revestimiento 28 define una superficie de engrane
30 que está en contacto con la correspondiente superficie de
tracción de la polea 24.
Como se representa más claramente en la Figura
9, el elemento de tensión 22 presenta una anchura w medida en
sentido lateral respecto a la longitud del elemento de tensión 22, y
un espesor t_{1,} medido en la dirección del curvado del elemento
de tensión 22 alrededor de la polea 24. Cada una de las cuerdas 26
presenta un diámetro d y están separadas entre sí por una distancia
s. Asimismo, el espesor de la capa de recubrimiento 28 entre las
cuerdas 26 y la superficie de engrane 30 se define por t_{2} y
entre los cuerdas 26 y la superficie opuesta se define por t_{3},
de modo que t_{1}=t_{2}+t_{3}+d.
De las dimensiones generales del elemento de
tensión 22 resulta que la sección transversal presenta una relación
de dimensión muy superior a la unidad, definiéndose la relación de
dimensión como el cociente de dividir la anchura w por el espesor
t_{1} es decir (Relación de dimensión = w/t_{1}). Una relación
de dimensión de uno corresponde a una sección transversal circular,
tal como es habitual en los cables redondos convencionales. Cuando
mayor es la relación de dimensión, más plana es la sección
transversal del elemento de tensión 22. El aplanado del elemento de
tensión 22 reduce el espesor t_{1} y maximiza la anchura w del
elemento de tensión 22 sin sacrificar la superficie transversal o
capacidad de transporte de carga. Esta configuración permite
distribuir la presión del cable por la anchura del elemento de
tensión 22 y reducir la presión máxima del cable respecto a un
cable redondo que presente una superficie de la sección transversal
y una capacidad de transporte de carga comparable. Como se
representa en la Figura 2, el elemento de tensión 22 está formado
por cinco cuerdas individuales 26 posicionadas dentro de una capa de
revestimiento 28, la relación de dimensión es superior a cinco. A
pesar que se ha representado con una relación de dimensión mayor de
cinco, se ha comprobado se obtienen ventajas con elementos de
tensión que presenten una relación de dimensión superior a uno, y
particularmente, con una relación de dimensión superior a dos.
La separación s entre cuerdas contiguas 26
depende de los materiales y del procedimiento de fabricación
utilizados para fabricar el elemento de tensión 22 y en la
distribución de la tensión del cable a través del elemento de
tensión 22. En consideración al peso, es deseable minimizar la
separación entre los cuerdas contiguas 26, ya que de ese modo se
reduce la cantidad de material de revestimiento entre los cuerdas
26. Teniendo en cuenta la distribución de la tensión en el cable,
no obstante, conviene limitar la proximidad las cuerdas pueden 26
entre sí para evitar una tensión excesiva en la capa de
revestimiento 28 contigua a los cuerdas 26. Basándose en estas
consideraciones, la separación se puede optimizar según los
requisitos particulares de la carga a transportar.
El espesor t_{2} de la capa de recubrimiento
28 depende de la distribución de la tensión del cable y de las
características en cuanto a desgaste del material de la capa de
recubrimiento 28. Como se ha dicho anteriormente, es preferible
evitar una tensión excesiva en la capa de recubrimiento 28
proporcionando suficiente material para maximizar la esperanza de
vida del elemento de tensión 22.
El espesor t_{3} de la capa de revestimiento
28 depende de la utilización del elemento de tensión 22. Como se
representa en la Figura 1, el elemento de tensión 22 viaja por una
única polea 24 y por consiguiente la superficie superior 32 no
engrana con la polea 24. En está forma de realización, el espesor
t_{3} puede ser muy fino, pero no obstante debe ser suficiente
para soportar el esfuerzo cuando el elemento de tensión 22 se mueve
alrededor de la polea 24. Asimismo puede resultar preferible
practicar unas hendiduras en la superficie del elemento de tensión
32 para reducir la tensión en el espesor t_{3.} Por otro lado, un
espesor t_{3} equivalente al t_{2} puede ser necesario si el
elemento de tensión 22 se utiliza en un sistema de ascensor que
requiera girar del revés el elemento de tensión 22 alrededor de una
segunda polea. En este aplicación, tanto la parte superior 32 como
la superficie inferior 30 del elemento de tensión 22 son superficies
de engrane que están sometidas a las mismas solicitaciones de
tensión y desgaste.
El diámetro de las cuerdas individuales 26 y el
número de cuerdas 26 depende de cada aplicación específica. Es
preferible mantener el espesor d tan pequeño como sea posible, como
se ha expuesto anteriormente, para maximizar la flexibilidad y
minimizar la tensión de los cuerdas 26.
A pesar que en la Figura 2 se han representado
una pluralidad de cables redondos 26 incrustados en el interior de
una capa de revestimiento 28, se pueden utilizar otros tipos de
cables individuales en el elemento de tensión 22, incluidos
aquellos que tienen una relación de dimensión mayor que uno, por
motivos de coste, duración o facilidad de fabricación. Entre otros
ejemplos se incluyen, los cables de forma oval, plana o rectangular
o un solo cable plano distribuido a través de la anchura del
elemento de tensión 22. Una ventaja de la realización que consta de
un único cable plano es que la distribución de la presión en el
cable puede ser más uniforme y por consiguiente la presión máxima
del cable dentro del elemento de tensión 22 puede ser inferior a la
de otras configuraciones. Ya que los cables están encapsulados
dentro de una capa de revestimiento, y ya que la capa de
revestimiento define la superficie de engrane, la forma real de los
cables es menos significativa para la tracción y puede ser
optimizada en función de otros objetivos.
En otra forma de realización preferida, cada una
de las cuerdas 26 está formada preferiblemente a partir de siete
ramales trenzados, cada uno de los cuales está fabricado con siete
hilos metálicos trenzados. Según una forma de realización preferida
de esta forma de configuración de la presente invención, se utiliza
un acero de alto contenido de carbono. El acero es preferiblemente
del tipo estirado en frío y galvanizado por las reconocidas
propiedades en cuanto a tensión y resistencia a la corrosión que
aporta este tipo de proceso. La capa de revestimiento está formada
preferiblemente con un material de poliuretano con una base de éter
y que incluya una composición que retarde la propagación de la
llama. Las propiedades en cuanto al retardo de la propagación de la
llama se pueden obtener mediante la selección de un material de la
capa de revestimiento que sea intrínsecamente retardador de la
llama o utilizar un aditivo en el material de la capa de
revestimiento que lo convierta en retardador de la llama. Entre los
ejemplos de dichos aditivos se incluyen los éster fosfóricos, las
melaminas y los alógenos.
En relación a la Figura 6, el elemento 22 está
formado por unas cuerdas de acero, cada ramal 27 de cada cuerda 26
está formado por siete hilos de modo que seis hilos 29 están
trenzados alrededor de un hilo central 31. Cada cuerda 26, está
formado por un ramal 27a que está situado en el centro y seis
ramales adicionales exteriores 27b que están trenzados alrededor
del ramal central 27a. Preferiblemente, el modo en que están
enrollados los hilos individuales 29 que forman el ramal central
27a es de enrollado en una dirección alrededor del hilo central 31
del ramal central 27a mientras que los hilos 29 de los ramales
exteriores 27b están trenzados alrededor del hilo central 31 de los
ramales exteriores 27b en la dirección opuesta. Los ramales
exteriores 27b están trenzados alrededor del ramal central 27a en
la misma dirección que están enrollados los hilos 29 respecto al
hilo central 31 del ramal 27a. Por ejemplo, en una forma de
realización, los ramales individuales están formados por un hilo
central 31, en el ramal central 27a, con seis hilos 29 trenzados en
el sentido de las agujas del reloj; los hilos 29 de los ramales
exteriores 27b están trenzados en el sentido contrario a las agujas
del reloj alrededor de su correspondiente hilo central 31 mientras
que a nivel de cuerda 26 los ramales exteriores 27b están
enrollados alrededor del ramal central 27a en el sentido de las
agujas del reloj. Las direcciones de enrollado mejoran las
características de carga repartiéndola entre todos los hilos de la
cuerda.
Es importante para el éxito de esta realización
de la invención utilizar un hilo 29 que sea de una medida muy
pequeña. Cada uno de los hilos 29 y 31 presenta un diámetro de 0,21
mm o menos y preferiblemente de un intervalo de 0,10 a 0,20 mm de
diámetro. En una forma de realización particular, los hilos
presentan un diámetro de 0,175 mm. Una forma de realización en la
que los hilos centrales 31 y los hilos exteriores 29 presenten el
mismo diámetro no está comprendida dentro del alcance de las
reivindicaciones. El pequeño diámetro de los hilos preferiblemente
utilizados contribuye a alcanzar los beneficios que aporta la
utilización de una polea de un diámetro más pequeño. Los hilos de
diámetro más pequeño pueden resistir el radio de curvatura de unas
poleas con un diámetro más pequeño (alrededor de 100 mm de diámetro)
sin aplicar una tensión excesiva a los ramales del cable plano.
Debido a la incorporación de una pluralidad de pequeñas cuerdas 26,
preferiblemente de alrededor de 1,6 mm de diámetro total en esta
particular forma de realización de la invención, dentro del cable
plano de elastómero, la presión en cada cuerda disminuye
significativamente respecto a los cables según el anterior estado
de la técnica. La presión de la cuerda disminuye por lo menos en
n^{-1/2} siendo n el número de cuerdas paralelas del cable plano,
para una carga y una sección de cable determinados.
Como se representa en la Figura 7 el hilo
central 35 del ramal central 37a de cada cuerda 26 presenta un
diámetro mayor. Por ejemplo, si se utilizan los hilos 29 de la
forma de realización anterior (0,175 mm) el hilo central 35 del
ramal central de todas los cuerdas tendrá un diámetro de
aproximadamente 0,20 a 0,21 milímetros. El objetivo de este cambio
del diámetro del hilo central es reducir el contacto entre los hilos
29 que rodean al hilo 35 así como reducir el contacto entre los
ramales 37b que están trenzados alrededor del ramal 37a. En esta
forma de realización el diámetro de la cuerda 26 será ligeramente
superior a los 1,6 mm del ejemplo anterior.
En una tercera forma de realización que
incorpora unas cuerdas formados con materiales metálicos, ver Figura
8, se extiende el concepto de la realización de la Figura 7 para
reducir asimismo el contacto de
hilo-a-hilo y de
ramal-a-ramal. Se utilizan tres
diferentes tamaños de hilos para fabricar las cuerdas de la
invención. En esta realización el hilo de mayor diámetro es el hilo
central 202 del ramal central 200. Los hilos de diámetro intermedio
204 están situados alrededor del hilo central 202 del ramal central
200 y por consiguiente forman parte del ramal central 200. Este
diámetro intermedio 204 es también el diámetro del hilo central 206
de los ramales exteriores 210. Los hilos de menor diámetro que se
utilizan están referenciados por 208. Dichos hilos se enrollan
alrededor de los hilos 206 de cada uno de los ramales exteriores
210. Todos los hilos de esta forma de realización son asimismo de
un diámetro de 0,21 mm o inferior. En la forma de realización
representada, los hilos 202 pueden ser de 0,21 mm; los hilos 204
pueden ser de 0,19 mm; los hilos 206 pueden ser de 0,19 mm; y los
hilos 208 pueden ser de 0,175 mm. Debe apreciarse que en esta forma
de realización los hilos 204 y 206 tienen un diámetro equivalente y
se han numerado de forma independiente únicamente para proporcionar
una información que facilite su localización. Debe considerarse que
la invención no está limitada a que los hilos 204 y 206 tengan un
diámetro idéntico. Todos los diámetros de los hilos se han
proporcionado únicamente a título de ejemplo y pueden ser cambiados
manteniendo el principio de que el contacto entre los hilos
exteriores del ramal central se reduzca; que el contacto entre los
hilos exteriores de los ramales exteriores se reduzca y que el
contacto entre los ramales exteriores se reduzca en el ejemplo
descrito (solo a título de ejemplo) el espacio que se obtiene entre
los hilos exteriores de los ramales exteriores es de 0,014 mm: Debe
considerarse que el espacio entre hilos se llena con el material de
la capa de revestimiento durante el proceso en que se aplica la
capa de revestimiento a los cuerdas. Como resultado, la capa de
revestimiento contribuye a reducir el contacto entre los hilos.
En referencia de nuevo a la Figura 2, la polea
de tracción 24 está formada por una base 40 y una camisa 42. La
base 40 está fabricada de acero moldeado y consta de un par de
costillas 44 situadas en lados opuestos de la polea 24 para formar
una hendidura 46. La camisa 42 consta de una base 48 que presenta
una superficie de tracción 50 y de un par de alas 52 que están
soportadas por las costillas 44 de la polea 24. La camisa 42 está
formada por un material de poliuretano, tal como se ha descrito en
la patente US nº 5.112.933 del mismo titular, o de
cualquier otro material adecuado que proporcione una tracción
conveniente en la superficie de engrane 30 de la capa de
revestimiento 28 y las características de desgaste. Dentro del
accionamiento de tracción 18, es preferible que se desgaste la
camisa 42 de la polea antes que la polea 24 o el elemento de
tensión 22 debido al coste asociado a la sustitución del elemento de
tensión 22 o a la polea 24. De modo que la camisa 42 realiza la
función de capa recambiable de la polea de tracción 18. La camisa 42
está fijada, mediante un encolado o mediante algún otro sistema
convencional, en el interior de la hendidura 46 y define la
superficie de tracción 50 para recibir el elemento de tensión 22. La
superficie de tracción 50 presenta un diámetro D. El engrane entre
la superficie de tracción 50 y la superficie de engrane 30
proporciona la tracción para accionar el sistema de ascensor 12. El
diámetro de la polea para utilizar con el elemento de tracción que
se ha descrito anteriormente se reduce drásticamente en relación al
diámetro de las poleas del anterior estado de la técnica. Más
particularmente, las poleas que se pueden utilizar con el cable
plano de la invención presentan un diámetro reducido de alrededor
de 100 mm o menos. Como podrá ser apreciado fácilmente por los
expertos en la materia, dicha reducción de diámetro de la polea
permite la utilización de una máquina mucho más pequeña. De hecho,
la medida de las máquinas se puede reducir a ¼ del tamaño por
ejemplo en las aplicaciones sin engranajes con una altura de
elevación reducida que habitualmente se utilizan para ascensores de
8 pasajeros. Esto se consigue porque el par necesario se puede
reducir a aproximadamente ¼ con una polea de 100 mm y las rpm del
motor pueden aumentarse. De ese modo se reduce el coste de las
máquinas correspondientes.
A pesar que se ha representado una camisa 42,
resultará evidente para los expertos en la materia que el elemento
de tensión 22 se puede utilizar con una polea que no conste de una
camisa 42. Alternativamente, la camisa 42 se puede sustituir
revistiendo la polea con una capa de un material seleccionado, como
el poliuretano, o la polea se puede fabricar o moldear con un
material sintético adecuado. Estas alternativas pueden resultar
efectivas en cuanto al coste, dado que debido a la disminución del
diámetro de la polea, puede resultar menos costoso simplemente
remplazar toda la polea que remplazar la camisa de la polea.
La forma de la polea 24 y de la camisa 42 define
un espacio 54 en el interior del cual se recibe el elemento de
tensión 22. Las costillas 44 y las alas 52 de la camisa 42
proporcionan los límites para el engrane entre el elemento de
tensión 22 y la polea 24 y guían el engrane para impedir que el
elemento de tensión 22 puede desengranarse de la polea 24.
Otra forma de realización alternativa del
sistema de tracción 18 se representa en la Figura 3. En esta forma
de realización, el sistema de tracción 18 consta de tres elementos
de tensión 56 y de una polea de tracción 58. Cada uno de los
elementos de tensión 56 presenta una configuración similar al
elemento de tensión 22 descrito anteriormente en relación a las
Figuras 1 y 2. La polea de tracción 58 está formada por una base 62,
un par de costillas 64 situadas en lados opuestos de la polea 58,
un par de separaciones 66, y tres camisas 68. Los separadores 66
están separados lateralmente de las costillas 64 y entre sí para
definir tres hendiduras 70 que reciben unas camisas 68. Similares a
las camisas 42 descritas en relación a la Figura 2, cada camisa 68
está formada por una base 72 que define una superficie de tracción
74 para recibir uno de los elementos de tensión 56 y un par de alas
76 que hacen tope con las costillas 64 o con los separadores 66.
También como en la Figura 2, la camisa 42 es suficiente ancha como
para permitir que exista un espacio 54 entre los bordes de los
elementos de tensión y las alas 76 de la camisa 42.
Una forma de realización alternativa del
elemento motriz 18 se representa en las Figuras 4 y 5. En la Figura
4 se representa una polea 86 que presenta una superficie de tracción
con una forma convexa 88. La forma de la superficie de tracción 88
obliga al elemento de tensión plano 90 a permanecer centrado durante
el funcionamiento. La Figura 5 representa un elemento de tensión 92
que presenta una superficie de engrane curvada 94 definida por el
encapsulado de las cuerdas 96. La polea de tracción 98 consta de una
camisa 100 que presenta una superficie de tracción 102 que está
curvada complementariamente al curvado del elemento de tensión 92.
La configuración complementaria proporciona el guiado del elemento
de tensión 92 durante el engrane y, también, incrementa las fuerzas
de tracción entre el elemento de tensión 92 y la polea de tracción
98.
La utilización de los elementos y de los
sistemas de tracción según la presente invención puede resultar en
una considerable reducción de la tensión máxima del cable, con la
correspondiente reducción del diámetro de la polea y del par
necesario. La reducción de la presión máxima del cable resulta a
partir de la superficie de la sección transversal de elemento de
tensión que presenta una relación de dimensión mayor que la unidad.
Para esta configuración suponiendo que el elemento de tensión sea
como el que se ha representado en la Figura 6d, el cálculo
aproximado de la presión máxima del cable se determina del siguiente
modo:
P_{max} \equiv
(2F/Dw)
En donde F es la tensión máxima del elemento de
tensión. Para las otras configuraciones de las Figuras
6a-c, la máxima presión del cable será
aproximadamente la misma o en todo caso algo superior debido a las
pequeñas diferencias entre los cables individuales. Para un cable
redondo en una hendidura redonda el cálculo de la máxima presión
del cable se determina del modo siguiente:
P_{max} \equiv
(2F/Dd)(4/ \pi
)
El factor (4/\pi) determina un incremento de
por lo menos un 27% de la presión máxima del cable, suponiendo que
los niveles de diámetro y de tensión sean comparables. Más
explícitamente, la anchura w es mucho mayor que el diámetro de la
cuerda d, lo cual resulta en una significativa disminución de la
presión máxima del cable. Si se profundizan las hendiduras del
cable convencional, la máxima presión del cable es incluso superior
y por consiguiente es muy superior la disminución relativa de la
presión máxima del cable que se puede alcanzar utilizando un
elemento de tensión que presente una forma plana. Otra ventaja del
elemento de tensión según la presente invención es que el espesor
del elemento de tensión puede ser mucho menor que el diámetro de los
cables redondos que presenten una capacidad de carga equivalente.
Esto representa una mejora de la flexibilidad del elemento de
tensión en comparación con los cables convencionales.
A pesar que la invención se ha representado y
descrito en relación a unos ejemplos de forma de realización de la
misma, resultará evidente para los expertos en la materia que
diversos cambios, omisiones, y adiciones se pueden realizar a las
mismas, sin apartarse del alcance de la invención.
Claims (10)
1. Sistema de ascensor que comprende una cabina
(14), una polea de tracción giratoria (24) y un elemento de tensión
(22) que suspende la cabina (14) y el contrapeso (16) y para
proporcionar la fuerza de elevación a la cabina (14), pudiéndose
engranar y accionar el elemento de tensión (22) por una polea de
tracción (24) para subir y bajar la cabina (14), presentando el
elemento de tensión (22) una anchura w, un espesor t medido en la
dirección de curvatura, y una superficie de engrane (30) definida
por la medida de la anchura del elemento de tensión (22), en el que
el elemento de tensión (22) presenta una relación de dimensión,
definida como la relación entre la anchura w y el espesor t, mayor
que la unidad, el elemento de tensión (22) está formado por una
cuerda que soporta la carga (26) revestida por una capa de
revestimiento (28), en el que la cuerda que soporta la carga (26)
está formada por un material metálico y la capa de revestimiento
(28) está formada a partir de un material no metálico,
en el que la cuerda que soporta la carga (26)
está formada por unos ramales (27a, 27b; 37a, 37b; 200, 210)
formados por unos hilos (29, 31, 35, 202, 204, 206, 208);
en el que la cuerda (26) comprende un ramal
central (200) y una pluralidad de ramales exteriores (210)
dispuestos alrededor del ramal central (200), comprendiendo cada
uno de los ramales (200, 210) un hilo central (202, 206), en el que
el diámetro de cada uno de los hilos centrales (202, 206) es
comparativamente mayor que el de los hilos exteriores (204, 208)
del respectivo ramal (200, 210);
en el que los hilos (29, 31, 35, 202, 204, 206,
208) presentan un diámetro de hilo igual e inferior a 0,21 mm;
y
en el que el elemento de tensión (22) comprende
asimismo de una pluralidad de cuerdas metálicas de carga (26)
separadas entre sí, y en el que la capa de revestimiento (28)
encapsula la pluralidad de cuerdas metálicas (26) separadas; y
en el que la polea de tracción (24) presenta un
diámetro de aproximadamente 100 mm o inferior.
2. Sistema de ascensor según la reivindicación
1, en el que los espacios entre hilos (29) adyacentes
están rellenos por una capa de revestimiento (28).
están rellenos por una capa de revestimiento (28).
3. Sistema de ascensor según cualquiera de las
reivindicaciones 1 ó 2, en el que la capa de revestimiento (28)
rellena los espacios entre los ramales (27a, 27b; 37a, 37b; 200,
210) adyacentes de la cuerda (26).
4. Sistema de ascensor según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que el hilo más grande es el hilo
central (202) del ramal central (200) estando posicionados alrededor
del hilo central (202) del ramal central (200) unos hilos de
diámetro intermedio (204), en el que los ramales exteriores (210)
están formados por un hilo que presenta un diámetro intermedio
(204) que es el hilo central (206) respectivo, estando enrollados
los hilos de menor diámetro (208) alrededor del hilo central (206)
respectivo que son los hilos exteriores del ramal exterior
(210).
5. Sistema de ascensor según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que la cuerda (26) está formada por
un ramal central (27a, 37a, 200) y seis ramales exteriores (27b,
37b, 210).
6. Sistema de ascensor según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que cada ramal está fabricado con
siete hilos metálicos trenzados.
7. Sistema de ascensor según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en el que la forma de enrollado de los
hilos individuales es tal que los hilos que forman el ramal central
están trenzados en una dirección alrededor del hilo central del
ramal central, mientras que los hilos que forman los ramales
exteriores están trenzados alrededor de los hilos centrales de los
ramales exteriores en la dirección opuesta y los ramales exteriores
están trenzados alrededor del ramal central en la misma dirección en
la que los hilos exteriores están trenzados alrededor del hilo
central del ramal central.
8. Sistema de ascensor según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en el que el diámetro de los hilos está
comprendido aproximadamente entre 0,10 y 0,20 mm.
9. Sistema de ascensor según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, en el que la capa de revestimiento (28) está
formada por un material de poliuretano, preferentemente un uretano
termoplástico.
10. Sistema de ascensor según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, en el que la capa de revestimiento (28) es
un retardante a la llama.
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