ES2307675T3 - Alambres delgados, de alta resistencia, para cable de elevacion de ascensor. - Google Patents
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Abstract
Ascensor, preferiblemente un ascensor sin cuarto de máquinas, en cuyo ascensor una máquina elevadora (6) se aplica a un conjunto de cables de elevación (3) mediante una polea de tracción, consistiendo dicho conjunto de cables de elevación en cables de elevación de sección transversal sustancialmente circular, teniendo dichos cables una parte de soporte de carga formada de alambres de acero de sección transversal circular y/o no circular, retorcidos, y en cuyo ascensor los cables de elevación soportan un contrapeso (2) y una cabina (1) de ascensor que se mueven en sus guías, caracterizado porque el área de la sección transversal de los alambres de acero de los cables de elevación es mayor que 0,015 mm 2 y menor que unos 0,2 mm 2 , y porque los alambres de acero de los cables de elevación (3) tienen una resistencia superior a 2000 N/mm 2 .
Description
Alambres delgados, de alta resistencia, para
cable de elevación de ascensor.
El presente invento se refiere a un ascensor
como se define en el preámbulo de la reivindicación 1.
Uno de los objetivos del trabajo de desarrollo
de los ascensores es conseguir una utilización eficiente y
económica del espacio de la edificación. En los últimos años, este
trabajo de desarrollo ha producido, entre otras cosas, diversas
soluciones para ascensores sin cuarto de máquinas. Buenos ejemplos
de ascensores sin cuarto de máquinas se describen en las memorias
descriptivas de los documentos EP 0 631 967 (A1) y EP 0 631 968.
Los ascensores descritos en estas memorias son francamente eficaces
en lo que respecta a la utilización del espacio, ya que han hecho
posible eliminar el espacio requerido por el cuarto de máquinas del
ascensor en el edificio sin necesidad de agrandar el pozo del
ascensor. En los ascensores descritos en estas memorias, la máquina
es compacta, al menos, en una dirección pero, en otras direcciones,
puede tener dimensiones mucho mayores que las de una máquina de
ascensor usual.
En estas soluciones para ascensores básicamente
buenas, el espacio requerido por la máquina elevadora limita la
libertad de elección en cuanto a las soluciones de diseño del
ascensor. Se necesita prever cierto espacio para el paso de los
cables de elevación. Resulta difícil reducir el espacio requerido
por la propia cabina del ascensor en sus guías y lo mismo ocurre
con el espacio requerido por el contrapeso, al menos a un coste
razonable y sin perjudicar el comportamiento ni la calidad funcional
del ascensor. En un ascensor con polea de tracción sin cuarto de
máquinas, resulta difícil montar la máquina elevadora en el pozo del
ascensor, especialmente en una solución con la máquina situada por
encima, dado que la máquina elevadora constituye un cuerpo
dimensionable, de peso considerable. Especialmente en el caso de
cargas, velocidades y/o alturas de elevación mayores, el tamaño y
el peso de la máquina constituyen un problema en lo que respecta a
la instalación tanto, incluso, que el tamaño y el peso de la
máquina requerida han limitado, en la práctica, el ámbito de
aplicación del concepto de ascensor sin cuarto de máquinas o, por
lo menos, han retrasado la introducción de dicho concepto en los
ascensores más grandes.
La memoria descriptiva del documento WO 99/43589
describe un ascensor suspendido mediante el uso de correas planas,
en el que se consiguen diámetros de desviación relativamente
pequeños en la polea de tracción y en las poleas desviadoras. Sin
embargo, el problema con esta solución lo constituyen las
limitaciones relacionadas con las soluciones de diseño, la
disposición de los componentes en el pozo del ascensor y la
alineación de las poleas desviadoras. Asimismo, la alineación de
las correas recubiertas de poliuretano con un componente interior
de acero para soportar la carga, es problemática, por ejemplo en una
situación en la que la cabina se incline. Para evitar vibraciones
indeseables, un ascensor así realizado en la práctica ha de tener
una construcción bastante robusta, al menos en lo que respecta a la
máquina y/o a las estructuras que la soportan. La construcción
maciza de otras partes del ascensor, necesaria para mantener la
alineación entre la polea de tracción y las poleas desviadoras,
también incrementa el peso y el coste del ascensor. Además, la
instalación y el ajuste de un sistema de esta clase es una tarea
difícil, que requiere una gran precisión.
Por otra parte, para conseguir un pequeño
diámetro de desviación de los cables, se han utilizado estructuras
de cable en las que la parte de soporte de carga está fabricada de
fibra artificial. Tal solución es exótica y los cables así
conseguidos son más ligeros que los cables de alambres de acero
pero, al menos en el caso de ascensores diseñados para las alturas
de elevación más comunes, los cables de fibras artificiales no
ofrecen ventaja sustancial alguna, en particular porque son
notablemente caros en comparación con los cables de alambres de
acero.
El objeto del invento es conseguir, al menos,
uno de los siguientes objetivos. Por una parte, un objeto del
invento es desarrollar adicionalmente el ascensor sin cuarto de
máquinas con el fin de permitir una utilización más efectiva que
antes del espacio de edificación y del pozo del ascensor. Esto
quiere decir que el ascensor debe construirse de manera que pueda
instalarse, si fuese necesario, en un pozo de ascensor francamente
estrecho. Por otra parte, un objeto del invento es reducir el
tamaño y/o el peso del ascensor o, por lo menos, de la máquina
elevadora.
El objeto del invento debe conseguirse sin
perjudicar la posibilidad de variar el diseño básico del
ascensor.
El ascensor del invento se caracteriza por lo
que se presenta en la parte caracterizadora de la reivindicación 1.
Otras realizaciones del invento se caracterizan por lo que se
presenta en las otras reivindicaciones.
Merced a la aplicación del invento, pueden
conseguirse, entre otras, una o más de las siguientes ventajas:
- -
- Una polea de tracción pequeña hace posible conseguir una máquina de ascensor y un ascensor compac-tos.
- -
- Utilizando una polea de tracción pequeña, revestida, se puede reducir fácilmente el peso de la máquina, incluso hasta, aproximadamente, la mitad del peso de las máquinas que se utilizan generalmente en la actualidad en ascensores sin cuarto de máquinas. Por ejemplo, en el caso de ascensores diseñados para una carga nominal inferior a 1000 kg, esto significa máquinas que pesan 100-150 kg o, incluso, menos. Mediante soluciones apropiadas para el motor y seleccionando los materiales, es posible conseguir, incluso, máquinas que pesen menos de 100 kg.
- -
- Un buen agarre de la polea de tracción y el uso de componentes ligeros permite reducir considerablemente el peso de la cabina del ascensor y, correspondientemente, el contrapeso puede hacerse, también, más ligero que en las soluciones actuales para los ascensores.
- -
- Una máquina de tamaño compacto y cables delgados, sustancialmente redondos, permiten una relativa libertad a la hora de colocar la máquina del ascensor en el pozo. Así, la solución para el ascensor puede llevarse a la práctica dentro de una diversidad de formas bastante amplia en el caso de ascensores con la máquina situada encima y con la máquina situada debajo.
- -
- La máquina del ascensor puede disponerse, ventajosamente, entre la cabina y una pared del pozo.
- -
- La totalidad, o al menos parte, del peso de la cabina del ascensor y del contrapeso, puede ser soportada por los carriles de guía del ascensor.
- -
- En ascensores en los que se aplique el invento, puede conseguirse fácilmente una disposición de suspensión centrada de la cabina del ascensor y del contrapeso, reduciéndose así las fuerzas de soporte laterales aplicadas a los carriles de guía.
- -
- La aplicación del invento permite una utilización efectiva del área, en sección transversal, del pozo.
- -
- El invento reduce el tiempo y los costes totales de instalación del ascensor.
- -
- El ascensor es de fabricación e instalación económicas porque muchos de sus componentes son más pequeños y más ligeros que los utilizados anteriormente.
- -
- El cable de regulación de la velocidad y el cable de elevación son, usualmente, diferentes en cuanto a sus propiedades y pueden distinguirse fácilmente uno de otro durante la instalación si el cable de regulación de velocidad es más grueso que los cables de elevación; por otra parte, el cable de regulación de velocidad y los cables de elevación pueden tener, también, una estructura idéntica, lo que reducirá las ambigüedades en lo que respecta a estas materias en la logística de entrega y la instalación del ascensor.
- -
- Los cables ligeros, delgados, son fáciles de manipular, permitiendo una instalación considerablemente más rápida.
- -
- Por ejemplo, en ascensores para una carga nominal inferior a 1000 kg y una velocidad inferior a 2 m/s, los cables de alambres de acero delgados y fuertes del invento tienen un diámetro del orden de, sólo, 3-5 mm.
- -
- Con diámetros de cable de unos 6 mm u 8 mm, pueden conseguirse, de acuerdo con el invento, ascensores francamente grandes y rápidos.
- -
- La polea de tracción y las poleas para los cables son pequeñas y ligeras en comparación con las utilizadas en los ascensores usuales.
- -
- La polea de tracción pequeña permite el uso de frenos de trabajo más pequeños.
- -
- La polea de tracción pequeña reduce las necesidades de par de torsión, permitiendo utilizar, así, un motor más pequeño con frenos de trabajo más pequeños.
- -
- Debido a la polea de tracción más pequeña, se necesita una velocidad de rotación más elevada para conseguir una velocidad dada de la cabina, lo que quiere decir que con un motor más pequeño puede alcanzarse la misma potencia de salida del motor.
- -
- Pueden utilizarse cables revestidos o sin revestir.
- -
- Es posible incorporar la polea de tracción y las poleas para cable de tal modo que, después de que se haya desgastado el revestimiento de la polea, el cable morderá firmemente sobre la polea y, así, se mantendrá un agarre suficiente entre el cable y la polea durante esta emergencia.
- -
- El uso de una polea de tracción pequeña hace posible emplear un motor de accionamiento del ascensor más pequeño, lo que significa costes reducidos de fabricación/adquisición del motor de accionamiento.
- -
- El invento puede aplicarse en soluciones de motor de ascensor con y sin engranaje.
- -
- Si bien el invento está destinado, principalmente, a ser utilizado en ascensores sin cuarto de máquinas, también puede encontrar aplicación en ascensores con cuarto de máquinas.
El área principal de aplicación del invento es
en ascensores diseñados para el transporte de personas y/o de
carga. El invento está destinado, principalmente, a utilizarse en
ascensores cuya gama de velocidades, en el caso de ascensores para
personas, sea normalmente del orden de 1,0 m/s aproximadamente o
mayor pero, también, puede ser de, por ejemplo, sólo 0,5 m/s
aproximadamente. Igualmente, en el caso de montacargas, la
velocidad es, de preferencia, de unos 0,5 m/s aunque pueden
utilizarse también velocidades más bajas con cargas grandes.
Tanto en el caso de los ascensores para personas
como en el de los montacargas, muchas de las ventajas conseguidas
merced al invento son muy notables incluso en ascensores para sólo
3-4 personas y ya son fuertemente apreciables en
ascensores para 6-8 personas
(500-630 kg).
El ascensor del invento puede estar provisto de
cables de elevación de ascensor retorcidos, por ejemplo, a partir
de fuertes alambres redondos. A partir de alambres redondos, el
cable puede retorcerse de muchas formas, utilizando alambres del
mismo o de distinto grosor. En los cables aplicables con el invento,
el grosor del alambre es, por término medio, inferior a 0,4 mm.
Cables que encuentran una buena aplicación, hechos de alambres
fuertes, son aquellos en los que el grosor del alambre, por término
medio, es inferior a 0,3 mm o, incluso, inferior a 0,2 mm. Por
ejemplo, pueden obtenerse por torsión fuertes cables de 4 mm de
alambres delgados de forma relativamente económica a partir de
alambres tales que el grosor medio de los alambres en el cable
terminado esté en el margen de 0,15-0,23 mm, en
cuyo caso los alambres más delgados pueden tener un grosor tan
pequeño como de sólo 0,1 mm aproximadamente. Pueden fabricarse
fácilmente alambres delgados muy fuertes para cables. El invento
emplea alambres para cables con una resistencia de unos 2000
N/mm^{2} o más. Un margen adecuado de resistencia del alambre
para cables, es de 2300-2700 N/mm^{2}. En
principio, es posible utilizar alambres para cable tan fuertes como
de unos 3000 N/mm^{2} o, incluso, más.
En lo que sigue se describirá el invento con
detalle con ayuda de unos pocos ejemplos de realización, con
referencia a los dibujos adjuntos, en los que
la Fig. 1 ilustra un diagrama que representa un
ascensor con polea de tracción de acuerdo con el invento,
la Fig. 2 ilustra un diagrama que representa
otro ascensor con polea de tracción de acuerdo con el invento,
la Fig. 3 presenta una polea de tracción que
aplica el invento,
la Fig. 4 presenta una solución de revestimiento
de acuerdo con el invento,
la Fig. 5a presenta un cable de alambres de
acero utilizado en el invento,
la Fig. 5b presenta otro cable de alambres de
acero utilizado en el invento,
la Fig. 5c presenta un tercer cable de alambres
de acero utilizado en el invento, y
la Fig. 6 presenta un diagrama que ilustra un
esquema de polea para cable de acuerdo con el invento,
La Fig. 1 es una representación diagramática de
la estructura de un ascensor. El ascensor es, preferiblemente, un
ascensor sin cuarto de máquinas, en el que la máquina 6 de
accionamiento está situada en el pozo del ascensor. El ascensor
ilustrado en la figura es un ascensor con polea de tracción, con la
máquina situada arriba. El trayecto de los cables 3 de elevación
del ascensor es como sigue: un extremo de los cables está fijado de
manera inamovible a un anclaje 13 previsto en la parte superior del
pozo, por encima del trayecto de un contrapeso 2 que se desplaza
siguiendo carriles 11 de guía del contrapeso. Desde el anclaje, los
cables corren hacia abajo y son hechos pasar alrededor de poleas
desviadoras 9 que suspenden el contrapeso, cuyas poleas desviadoras
9 están montadas a rotación en el contrapeso 2 y desde las cuales
los cables 3 corren hacia arriba hasta la polea de tracción 7 de la
máquina 6 de accionamiento, pasando alrededor de la polea de
tracción por gargantas para cable de la polea. Desde la polea de
tracción 7, los cables 3 corren hacia abajo, hacia la cabina 1 del
ascensor, que se desplaza a lo largo de los carriles 10 de guía de
la cabina, pasando bajo la cabina a través de poleas desviadoras 4
empleadas para suspender la cabina del ascensor de los cables, y
luego ascienden de nuevo desde la cabina del ascensor hasta un
anclaje 14 situado en la parte superior del pozo del ascensor, a
cuyo anclaje está fijado de manera inamovible el segundo extremo de
los cables 3. El anclaje 13 de la parte superior del pozo, la polea
de tracción 7 y la polea desviadora 9 que suspende el contrapeso de
los cables están dispuestos, preferiblemente, en relación mutua de
modo que tanto la parte de los cables que va desde el anclaje 13
hasta el contrapeso 2 como la parte de los cables comprendida entre
el contrapeso 2 y la polea de tracción 7, sean sustancialmente
paralelas a la trayectoria que sigue el contrapeso 2. De igual
manera, se prefiere una solución en la que el anclaje 14 de la
parte superior del pozo, la polea de tracción 7 y las poleas
desviadoras 4 que suspenden la cabina del ascensor de los cables,
estén dispuestos en una relación mutua tal que la parte de los
cables que va desde el anclaje 14 hasta la cabina 1 del ascensor y
la parte de los cables que va desde la cabina 1 del ascensor hasta
la polea de tracción 7, sean sustancialmente paralelas a la
trayectoria que sigue la cabina 1 del ascensor. Con esta
disposición, no se necesitan poleas desviadoras adicionales para
definir el trayecto de los cables en el pozo. La suspensión por
cable actúa de manera sustancialmente centrada sobre la cabina 1
del ascensor, siempre que las poleas 4 para cable que soportan la
cabina del ascensor estén montadas de manera sustancialmente
simétrica con relación al eje central vertical que pasa por el
centro de gravedad de la cabina 1 del ascensor.
La máquina 6 de accionamiento dispuesta en el
pozo del ascensor es, preferiblemente, de construcción plana; dicho
de otro modo, la máquina tiene poca profundidad en comparación con
su anchura y/o su altura o, al menos, la máquina es lo bastante
esbelta para ser acomodada entre la cabina del ascensor y una pared
del pozo del ascensor. La máquina puede colocarse, también, en un
sitio diferente, por ejemplo disponiendo la máquina esbelta parcial
o completamente entre una prolongación imaginaria de la cabina del
ascensor y una pared del pozo. El pozo del ascensor puede estar
provisto del equipo necesario para la alimentación de corriente al
motor que acciona la polea de tracción 7, así como de equipo para
el control del ascensor, pudiendo estar situados, ambos, en un
panel de instrumentos 8 común o pudiendo montarse por separado o
integrarse total o parcialmente con la máquina 6 de accionamiento.
La máquina de accionamiento puede ser del tipo con engranaje o sin
engranaje. Una solución preferible es una máquina sin engranaje que
comprenda un motor de imanes permanentes. La máquina de
accionamiento puede fijarse a una pared del pozo del ascensor, al
techo, a un carril de guía o a los carriles de guía, o a alguna
otra estructura, tal como una viga o un bastidor. En el caso de un
ascensor con la máquina situada debajo, otra posibilidad es montar
la máquina en el fondo del pozo del ascensor. La Fig. 1 ilustra la
económica suspensión de 2:1, pero el invento también puede llevarse
a la práctica en un ascensor que utilice una relación de suspensión
de 1:1, dicho de otro modo, en un ascensor en el que los cables de
elevación estén conectados directamente al contrapeso y a la cabina
del ascensor, sin poleas desviadoras. También son posibles otras
disposiciones de suspensión en una ejecución práctica del invento.
El ascensor ilustrado en la figura tiene puertas telescópicas
automáticas, pero en el ascensor del invento pueden utilizarse,
también, otros tipos de puertas automáticas o batientes.
La Fig. 2 ilustra un diagrama que representa
otro ascensor con polea de tracción de acuerdo con el invento. En
este ascensor, los cables suben desde la máquina. Este tipo de
ascensor es, generalmente, un ascensor con polea de tracción con la
máquina situada debajo. La cabina 101 del ascensor y el contrapeso
102 están suspendidos de los cables 103 de elevación del ascensor.
La máquina 106 de accionamiento del ascensor está montada en el
pozo del ascensor, de preferencia en la parte inferior del pozo, y
los cables de elevación son hechos pasar por poleas desviadoras
104, 105 previstas en la parte superior del pozo del ascensor hasta
la cabina 101 y el contrapeso 102. Las poleas desviadoras 104, 105
están situadas en la parte superior del pozo y, preferiblemente,
están montadas por separado en cojinetes en el mismo eje, de forma
que puedan girar independientemente una de otra. Los cables de
elevación 103 consisten en, al menos, tres cables paralelos.
La cabina 101 del ascensor y el contrapeso 102
se mueven en el pozo del ascensor a lo largo de carriles de guía
110, 111 para el ascensor y el contrapeso, que los guían.
En la Fig. 2, los cables de elevación corren
como sigue: un extremo de los cables está fijado a un anclaje 112
de la parte superior del pozo, desde donde corren hacia abajo hasta
el contrapeso 102. El contrapeso está suspendido de los cables 103
mediante una polea desviadora 109. Desde el contrapeso, los cables
suben hacia una primera polea desviadora 105 montada en un carril
110 de guía del ascensor y, desde la polea desviadora 105 pasan a
la polea de tracción 107 impulsada por la máquina 106 de
accionamiento. Desde la polea de tracción, los cables suben de
nuevo hasta una segunda polea desviadora 104, rodeándola, después de
lo cual pasan por poleas desviadoras 108 montadas encima de la
cabina del ascensor y, luego, corren hasta un anclaje 113 de la
parte superior del pozo del ascensor, donde está fijado el otro
extremo de los cables de elevación. La cabina del ascensor está
suspendida de los cables de elevación 103 por medio de poleas
desviadoras 108. En los cables de elevación 103, una o más de las
partes de los cables comprendidas entre las poleas desviadoras o
entre las poleas desviadoras y la polea de tracción, pueden
apartarse de una dirección exactamente vertical, circunstancia que
facilita el conseguir una distancia suficiente entre las diferentes
partes de los cables o una distancia suficiente entre los cables de
elevación y los otros componentes del ascensor. La polea de
tracción 107 y la máquina elevadora 106 están dispuestas,
preferiblemente, algo hacia un lado del trayecto de la cabina 101
del ascensor, así como del contrapeso 102, de modo que puedan
colocarse fácilmente casi a cualquier altura en el pozo del
ascensor, por debajo de las poleas desviadoras 104 y 105. Si la
máquina no está situada directamente encima o debajo del contrapeso
o de la cabina del ascensor, esto permitirá ahorrar una cierta
altura del pozo. En este caso, la altura mínima del pozo del
ascensor se determina, exclusivamente, sobre la base de la longitud
de las trayectorias del contrapeso y de la cabina del ascenso y las
holguras de seguridad necesarias por encima y por debajo de estos.
Además, será suficiente un espacio menor en la parte superior o en
el fondo del pozo, dados los diámetros reducidos de las poleas para
cable, en comparación con soluciones anteriores, dependiendo de
cómo se monten las poleas para cable en la cabina del ascensor y/o
en el bastidor de la cabina del ascensor.
La Fig. 3 presenta una vista en sección parcial
de una polea 200 para cable que incorpora el invento. Las gargantas
201 para cable de la llanta 206 de la polea para cable están
cubiertas por un revestimiento 202. En el cubo de la polea para
cable está previsto un espacio 203 para un cojinete utilizado para
montar la polea para cable. La polea para cable también está
provista de orificios 205 para tornillos, que permiten sujetar la
polea para cable por su costado a un anclaje de la máquina elevadora
6, por ejemplo a una pestaña giratoria, para formar una polea de
tracción 7, en cuyo caso no se necesita cojinete alguno separado de
la máquina elevadora. El material de revestimiento empleado en la
polea de tracción y en las poleas para cable puede consistir en
caucho, poliuretano o un material elástico correspondiente, que
incremente la fricción. El material de la polea de tracción y/o de
las poleas para cable puede, también, elegirse de modo que, junto
con el cable de elevación utilizado, forme un par de materiales tal
que el cable de elevación muerda firmemente en la polea después de
haberse desgastado el revestimiento de la polea. Esto garantiza un
agarre suficiente entre la polea 200 para cable y el cable 3 de
elevación en una emergencia, cuando el revestimiento 202 se haya
desgastado desapareciendo de la polea 200 para cable. Esta
característica permite que el ascensor mantenga su funcionalidad y
su fiabilidad operativa en la situación a que se ha hecho
referencia. La polea de tracción y/o las poleas para cable pueden,
también, fabricarse de tal manera que solamente la llanta 206 de la
polea 200 para cable esté hecha de un material que forme un par de
materiales que incremente el agarre con el cable 3 de elevación. El
uso de cables de elevación fuertes, considerablemente más delgados
que los normalmente empleados, permite que la polea de tracción y
las poleas para cable se diseñen con dimensiones y tamaños
considerablemente menores que cuando se utilizan cables de
dimensiones normales. Esto hace posible, también, utilizar como
motor de accionamiento del ascensor, un motor de menor tamaño con
menos par, lo que conlleva una reducción del coste de adquisición
del motor. Por ejemplo, en un ascensor de acuerdo con el invento,
diseñado para una carga nominal inferior a 1000 kg, el diámetro de
la polea de tracción es, preferiblemente, de 120-200
mm, pero puede ser, incluso, menor que éste. El diámetro de la
polea de tracción depende del grosor de los cables de elevación
empleados. En el ascensor del invento, el uso de una polea de
tracción pequeña, por ejemplo, en el caso de ascensores para una
carga nominal inferior a 1000 kg, hace posible conseguir un peso de
la máquina incluso tan bajo como, aproximadamente, la mitad del
peso de las máquinas corrientemente utilizadas, lo que significa
producir máquinas de ascensor con pesos de 100-150
kg o, incluso, menores. En el invento, se entiende que la máquina
comprende, al menos, la polea de tracción, el motor, las estructuras
que alojan la máquina y los frenos.
El peso de la máquina del ascensor y sus
elementos de soporte utilizados para mantener la máquina en su sitio
en el pozo del ascensor es, como máximo, de aproximadamente 1/5 de
la carga nominal. Si la máquina está soportada exclusivamente, o
casi exclusivamente por uno o más carriles de guía del ascensor y/o
del contrapeso, entonces el peso total de la máquina y sus
elementos de soporte puede ser inferior a, aproximadamente 1/6 o
incluso menos de 1/8 de la carga nominal. Por carga nominal de un
ascensor ha de entenderse la carga definida para ascensores de un
tamaño dado. Los elementos de soporte de la máquina del ascensor
pueden incluir, por ejemplo, una viga, un carro o una ménsula de
suspensión, utilizados para soportar o suspender la máquina en/desde
una estructura de pared o techo del pozo del ascensor o de los
carriles de guía del ascensor o del contrapeso, o abrazaderas
utilizadas para mantener sujeta la máquina a los lados de los
carriles de guía del ascensor. Será fácil conseguir un ascensor en
el que el peso muerto de la máquina, sin elementos de soporte, sea
inferior a 1/7 de la carga nominal o, incluso, de aproximadamente
1/10 de la carga nominal o todavía menor. Básicamente, la relación
entre el peso de la máquina y la carga nominal se da para un
ascensor usual en el que el contrapeso tenga un peso
sustancialmente igual al peso de la cabina vacía más la mitad de la
carga nominal. Como ejemplo de peso de la máquina en el caso de un
ascensor con un peso nominal dado cuando se utiliza la relación de
suspensión, bastante común, de 2:1, con una carga nominal de 630 kg,
el peso combinado de la máquina y sus elementos de soporte puede
ser de, sólo, 75 kg cuando el diámetro de la polea de tracción sea
de 160 mm y se utilicen cables de elevación con un diámetro de 4
mm; dicho de otro modo, el peso total de la máquina y de sus
elementos de soporte es, aproximadamente, 1/8 de la carga nominal
del ascensor. Como otro ejemplo, utilizando la misma relación de
suspensión de 2:1, el mismo diámetro de 160 mm para la polea de
tracción y el mismo diámetro de 4 mm para los cables de elevación,
en el caso de un ascensor para una carga nominal de unos 1000 kg,
el peso total de la máquina y de sus elementos de soporte es de unos
150 kg, por lo que, en este caso, la máquina y sus elementos de
soporte tienen un peso total de, casi, 1/6 de la carga nominal. Como
tercer ejemplo, consideremos un ascensor diseñado para una carga
nominal de 1600 kg. En este caso, cuando la relación de suspensión
sea de 2:1, el diámetro de la polea de tracción de 240 mm y el
diámetro de los cables de elevación de 6 mm, el peso total de la
máquina y de sus elementos de soporte será de unos 300 kg, es decir,
aproximadamente 1/7 de la carga nominal. Haciendo variar las
disposiciones de suspensión de los cables de elevación, es posible
alcanzar un peso total todavía menor de la máquina y de sus
elementos de soporte. Por ejemplo, cuando se utilizan una relación
de suspensión de 4:1, un diámetro de polea de tracción de 160 mm y
un diámetro de los cables de elevación de 4 mm, en un ascensor
diseñado para un carga nominal de 500 kg, se conseguirá un peso
total de la máquina elevadora y de sus elementos de soporte de unos
50 kg. En este caso, el peso total de la máquina y de sus elementos
de soporte es tan pequeño como, sólo, aproximadamente 1/10 de la
carga nominal.
La Fig. 4 presenta una solución en la que la
garganta 301 para el cable se encuentra en un revestimiento 302 que
es más delgado en los lados de la garganta para el cable que en el
fondo. En tal solución, el revestimiento se dispone en una garganta
básica 320 prevista en la polea 300 para cable de modo que las
deformaciones producidas en el revestimiento por la presión
aplicada sobre él por el cable, serán pequeñas y, principalmente, se
limitarán a que la textura de la superficie del cable se hunda en
el revestimiento. Dicha solución significa en la práctica, con
frecuencia, que el revestimiento de la polea para cable consiste en
sub-revestimientos específicos para la garganta
para el cable, separados unos de otros, pero considerando la
fabricación u otros aspectos, puede ser apropiado diseñar el
revestimiento de la polea para cable de manera que se extienda
continuamente por varias gargantas.
Haciendo que el revestimiento sea más delgado en
los lados de la garganta que en su fondo, se evita o, al menos, se
reduce, la tensión impuesta por el cable sobre el fondo de la
garganta para el mismo mientras se hunde en la garganta. Como la
presión no puede ser descargada lateralmente, sino que es dirigida
por el efecto combinado de la forma de la garganta básica 320 y la
variación de grosor del revestimiento 302 para soportar el cable en
la garganta 301 para cable, se consigue también que sobre el cable y
el revestimiento actúen presiones superficiales máximas más bajas.
Un método de fabricar un revestimiento ranurado 302 como éste
consiste en llenar la garganta básica 320, de fondo redondeado, con
material de revestimiento y, luego, formar una garganta 301 para
cable, semicircular, en este material de revestimiento de la
garganta básica. La forma de las gargantas para cable está bien
soportada y la capa superficial de soporte de carga situada bajo el
cable ofrece una mejor resistencia contra la propagación lateral
del esfuerzo de compresión generado por los cables. La extensión
lateral o el ajuste del revestimiento provocado por la presión, se
ve favorecido por el grosor y la elasticidad del revestimiento y
reducido por la dureza y eventuales refuerzos del revestimiento. El
grosor del revestimiento en el fondo de la garganta para cable pude
hacerse grande, incluso tan grande como la mitad del grosor del
cable, en cuyo caso se necesita un revestimiento duro y no elástico.
Por otro lado, si se utiliza un grosor de revestimiento
correspondiente a, sólo, aproximadamente la décima parte del grosor
del cable, entonces el material del revestimiento puede ser,
claramente, más blando. Un ascensor para ocho personas podría
construirse en la práctica utilizando un grosor de revestimiento en
el fondo de la garganta igual a, aproximadamente, la quinta parte
del grosor del cable, si los cables y la carga de los mismos se
eligen en forma apropiada. El grosor del revestimiento debe ser
igual, por lo menos, a 2-3 veces la profundidad de
la textura de la superficie del cable, formada por los alambres de
la superficie del mismo. Tal recubrimiento muy delgado, con un
grosor incluso menor que el grosor de los alambres de la superficie
del cable, no soportará, necesariamente, el esfuerzo que se le
impone. En la práctica, el revestimiento debe tener un grosor mayor
que este grosor mínimo, por cuanto también tendrá que recibir
variaciones de la superficie del cable más marcadas que las de la
textura superficial. Tales zonas más marcadas se forman, por
ejemplo, cuando las diferencias de altura entre los torones del
cable sean mayores que las existentes entre los alambres. En la
práctica, un grosor mínimo adecuado del revestimiento es de entre 1
y 3 veces, aproximadamente, el grosor de los alambres de la
superficie. En el caso de los cables normalmente utilizados en
ascensores, que han sido diseñados para entrar en contacto con una
garganta metálica para el cable y que tienen un grosor de
8-10 mm, esta definición de grosor conduce a un
revestimiento de, al menos, 1 mm de grueso. Como el revestimiento de
la polea de tracción, la cual genera más desgaste del cable que las
otras poleas para cable del ascensor, reducirá el desgaste del cable
y, por tanto, también la necesidad de dotar al cable de alambres
gruesos en su superficie, éste puede hacerse más liso. La lisura
del cable puede mejorarse naturalmente revistiéndolo de un material
adecuado para tal fin, tal como por ejemplo, poliuretano o
equivalente. El uso de alambres delgados permite que el propio cable
se haga más fino, ya que los alambres de acero delgados pueden
fabricarse de un material más fuerte que los alambres más gruesos.
Por ejemplo, utilizando alambres de 0,2 mm, puede producirse un
cable de elevación de ascensor de 4 mm de grueso con una
construcción francamente buena. Dependiendo del grosor del cable de
elevación utilizado y/o de otras razones, los alambres del cable de
alambres de acero pueden tener, preferiblemente, un grosor de entre
0,15 mm y 0,5 mm, en cuyo margen puede disponerse fácilmente de
alambres de acero con buenas propiedades de resistencia de los que
incluso un alambre individual tiene una resistencia al desgaste
suficiente y una susceptibilidad suficientemente baja a sufrir
daños. En lo que antecede se han descrito cables hechos con
alambres de acero redondos. Aplicando los mismos principios, los
cables pueden retorcerse total o parcialmente a partir de alambres
de perfil no redondo. En este caso, el área de la sección
transversal de los alambres es, de preferencia, sustancialmente
igual que para los alambres redondos, es decir, se encuentra en el
margen de 0,015 mm^{2} - 0,2 mm^{2}. Utilizando alambres cuyo
grosor esté comprendido en este margen, será fácil producir cables
de alambres de acero con una resistencia del alambre superior a unos
2000 N/mm^{2} y una sección transversal del alambre de 0,015
mm^{2} - 0,2 mm^{2} y que comprendan una gran área de sección
transversal de material de acero en relación con el área de la
sección transversal del cable, como se consigue, por ejemplo,
utilizando la construcción Warrington. Para la puesta en práctica
del invento, cables particularmente adecuados son los que tienen
una resistencia del alambre comprendida en el margen de 2300
N/mm^{2} - 2700 N/mm^{2}, porque dichos cables tienen una
capacidad muy alta de soporte de carga en relación con el grosor
del cable, mientras que la elevada dureza de los alambres fuertes no
supone ninguna dificultad sustancial en el uso del cable en
ascensores. Un revestimiento de polea de tracción perfectamente
adecuado para un cable de esta clase se encuentra, ya, claramente
por debajo de 1 mm de grueso. Sin embargo, el revestimiento debe
ser lo bastante grueso para garantizar que no será rayado ni
perforado muy fácilmente, por ejemplo, por un grano de arena o
partícula similar ocasional que pueda quedar atrapada entre la
garganta para cable y el cable de elevación. Así, un grosor mínimo
deseable del revestimiento, incluso cuando se utilizan cables de
elevación de alambre delgado, sería de unos 0,5...1 mm. Para cables
de elevación con alambres pequeños en su superficie y una
superficie por lo demás relativamente lisa, resulta perfectamente
adecuado un revestimiento con un grosor de la forma A+Bcosa. Sin
embargo, un revestimiento de esta clase es también aplicable a
cables cuyos torones superficiales entren en contacto con la
garganta del cable separados unos de otros, porque si el material
de revestimiento es suficientemente duro, cada torón que entre en
contacto con la garganta para cable es soportado, en cierto modo,
por separado y la fuerza de soporte es la misma y/o según se desee.
En la fórmula A+Bcosa, A y B son constantes de manera que A+B sea
el grosor del revestimiento en el fondo de la garganta 301 para
cable y el ángulo a es la distancia angular desde el fondo de la
garganta para cable, medida desde el centro de curvatura de la
sección transversal de la garganta para cable. La constante A es
mayor o igual que cero y la constante B es, siempre, mayor que
cero. El grosor del revestimiento que se adelgaza hacia los bordes
puede definirse, también, de otros modos además de utilizando la
fórmula A+Bcosa, de modo que la elasticidad disminuya hacia los
bordes de la garganta para cable. La elasticidad en la parte central
de la garganta para cable puede incrementarse, también, realizando
una garganta para cable socavada y/o añadiendo al revestimiento en
el fondo de la garganta para cable una parte de material diferente,
con una elasticidad especial, cuya elasticidad ha sido
incrementada, además de aumentar el grosor del material, mediante el
uso de un material que sea más blando que el resto del
revestimiento.
Las Figs. 5a, 5b y 5c ofrecen cortes
longitudinales de cables de alambres de acero utilizados en el
invento. Los cables de estas figuras contienen alambres de acero
delgados 403, un revestimiento 402 sobre los alambres de acero y/o
parcialmente entre ellos, y en la Fig. 5a se ilustra un
revestimiento 401 sobre los alambres de acero. El cable mostrado en
la Fig. 5b es un cable de alambres de acero no revestido con un
relleno similar al caucho añadido a su estructura interior, y la
Fig. 5a presenta un cable de alambres de acero provisto de un
revestimiento además de un relleno añadido a la estructura interna.
El cable mostrado en la Fig. 5c tiene un alma 404 no metálica que
puede estar constituida por una estructura maciza o fibrosa, de
plástico, fibra natural o algún otro material adecuado para tal
fin. Una estructura fibrosa será buena si el cable está lubricado,
en cuyo caso el lubricante se acumulará en el alma fibrosa. El alma
actúa así a modo de almacenamiento de lubricante. Los cables de
alambres de acero de sección transversal sustancialmente redonda
utilizados en el ascensor del invento pueden estar revestidos, no
revestidos y/o provistos de un relleno similar al caucho tal como,
por ejemplo, poliuretano o algún otro relleno adecuado, añadido a la
estructura interior del cable y que actúe a modo de lubricante que
lubrique el cable y que, también, equilibre la presión entre los
alambres y los torones. El uso de un relleno hace posible conseguir
un cable que no requiere ser lubricado, de forma que su superficie
puede mantenerse seca. El revestimiento utilizado en los cables de
alambres de acero puede hacerse del mismo o casi del mismo material
que el relleno o de un material más adecuado para utilizarlo como
revestimiento y poseedor de propiedades tales como una resistencia a
la fricción y al desgaste, que sea más adecuado para el propósito
que un relleno. El revestimiento del cable de alambres de acero
puede incorporarse, también, de modo que el material del
revestimiento penetre parcialmente en el cable o a través de todo el
grosor del cable, dotándole de las mismas propiedades que las que
aporta el relleno antes mencionado. El uso de cables de alambres de
acero delgados y fuertes de acuerdo con el invento, es posible
porque los alambres de acero empleados tienen una resistencia
especial, permitiendo fabricar cables sustancialmente delgados en
comparación con los cables de alambres de acero utilizados
anteriormente. Los cables mostrados en las Figs. 5a y 5b son cables
de alambres de acero con un diámetro de, aproximadamente, 4 mm. Por
ejemplo, cuando se utiliza una relación de suspensión de 2:1 los
cables de alambres de acero delgados y fuertes del invento tienen,
de preferencia, un diámetro de, aproximadamente,
2,5-5 mm en ascensores para una carga nominal
inferior a 1000 kg y, de preferencia, de aproximadamente
5-8 mm en ascensores para una carga nominal superior
a 1000 kg. En principio, es posible utilizar cables más delgados
que estos pero, en este caso, se necesitarán gran número de cables.
Además, al aumentar la relación de suspensión, pueden utilizarse
cables más delgados que los antes mencionados, para cargas
correspondientes y, al mismo tiempo, puede conseguirse una máquina
de ascensor más pequeña y más ligera.
La Fig. 6 ilustra la forma en que está situada
una polea 502 para cable, conectada a una viga horizontal 504
incluida en la estructura que soporta la cabina 501 del ascensor,
con relación a la viga 504, utilizándose dicha polea para cable
para soportar la cabina del ascensor y estructuras asociadas. La
polea 502 para cable representada en la figura puede tener un
diámetro igual o menor que la altura de la viga 504 incluida en la
estructura. La viga 504 que soporta la cabina 501 del ascensor puede
estar situada debajo o encima de la cabina del ascensor. La polea
502 para cable puede estar situada total o parcialmente dentro de la
viga 504, como se muestra en la figura. Los cables de elevación 503
del ascensor de la figura tienen la trayectoria siguiente: los
cables de elevación 503 llegan a la polea 502 para cable revestida,
conectada a la viga 504 incluida en la estructura que soporta la
cabina 501 del ascensor, desde cuya polea el cable de elevación
corre además, protegido por la viga, por ejemplo por el hueco 506
de la viga, bajo la cabina del ascensor y, luego, pasan por una
segunda polea para cable situada en el otro lado de la cabina del
ascensor. La cabina 501 del ascensor descansa sobre la viga 504
incluida en la estructura, sobre amortiguadores de vibraciones 505,
situados entre ellas. La viga 504 también actúa como protección
para el cable de elevación 503. La viga 504 puede ser una viga de
sección en C, en U, en I, en Z o ser una viga hueca o
equivalente.
Para un experto en la técnica es evidente que
las diferentes realizaciones del invento no se limitan a los
ejemplos anteriormente descritos, sino que pueden ser hechas variar
dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones. Por ejemplo,
el número de veces que los cables de elevación son hechos pasar
entre la parte superior del pozo del ascensor y el contrapeso o la
cabina del ascensor no es una cuestión muy decisiva en lo que
respecta a las ventajas básicas del invento, aunque es posible
conseguir algunas ventajas adicionales utilizando múltiples pasadas
para los cables. En general, las realizaciones deben llevarse a la
práctica de manera que los cables vayan a la cabina del ascensor,
como mucho, tantas veces como van al contrapeso. También es evidente
que los cables de elevación no tienen que ser hechos pasar,
necesariamente, bajo la cabina. De acuerdo con los ejemplos
descritos en lo que antecede, un experto puede variar la realización
del invento en cuanto a que las poleas de tracción y las poleas
para cable, en vez de ser poleas metálicas revestidas, pueden ser,
también, poleas metálicas sin revestimiento o poleas no revestidas
fabricadas de algún otro material adecuado a tal fin.
Para el experto en la técnica es evidente además
que las poleas para cable y las poleas de tracción metálicas
utilizadas en el invento, revestidas con un material no metálico al
menos en la zona de sus gargantas, pueden incorporarse en la
práctica utilizando un material de revestimiento consistente en, por
ejemplo, caucho, poliuretano o algún otro material adecuado a tal
fin.
También es evidente para el experto en la
técnica que la cabina del ascensor, el contrapeso y la unidad de
máquina, pueden disponerse en la sección transversal del pozo del
ascensor de forma diferente al esquema descrito en los ejemplos.
Tal esquema diferente podría ser, por ejemplo, uno en el que la
máquina y el contrapeso estuvieran situados detrás de la cabina,
según se mira desde la puerta del pozo y los cables pasasen bajo la
cabina diagonalmente con relación al fondo de la misma. El hacer
pasar los cables bajo la cabina en dirección diagonal o en otra
dirección oblicua con relación a la forma del fondo, ofrece una
ventaja cuando la suspensión de la cabina de los cables ha de
hacerse simétrica con relación al centro de gravedad del ascensor,
así como en otros tipos de esquemas de suspensión.
También es evidente para el experto en la
técnica que el equipo requerido para la alimentación de corriente
al motor y el equipo necesario para el control del ascensor, pueden
disponerse en cualquier sitio además de en conexión con la unidad
de máquina, por ejemplo en un panel de instrumentos separado. Es
igualmente evidente, para el experto que un ascensor que incorpore
el invento puede estar equipado de manera distinta de los ejemplos
descritos en lo que antecede.
También es evidente para el experto que, en
lugar de utilizar cables con un relleno, como se ilustra en las
Figs. 5a y 5b, el invento puede llevarse a la práctica utilizando
cables sin relleno, lubricados o sin lubricar. Además, también es
evidente para el experto en la técnica que los cables pueden ser
retorcidos de muchas formas diferentes. También es evidente para el
experto que la media de grosores de los alambres puede entenderse
como referida a un valor medio estadístico, geométrico o aritmético.
Para determinar una media estadística podría utilizarse la
desviación estándar, la distribución de Gauss, etc. También, es
evidente que el grosor de los alambres de los cables de elevación
puede variar, por ejemplo, incluso en un factor de 3 o más.
Claims (16)
1. Ascensor, preferiblemente un ascensor sin
cuarto de máquinas, en cuyo ascensor una máquina elevadora (6) se
aplica a un conjunto de cables de elevación (3) mediante una polea
de tracción, consistiendo dicho conjunto de cables de elevación en
cables de elevación de sección transversal sustancialmente circular,
teniendo dichos cables una parte de soporte de carga formada de
alambres de acero de sección transversal circular y/o no circular,
retorcidos, y en cuyo ascensor los cables de elevación soportan un
contrapeso (2) y una cabina (1) de ascensor que se mueven en sus
guías, caracterizado porque el área de la sección transversal
de los alambres de acero de los cables de elevación es mayor que
0,015 mm^{2} y menor que unos 0,2 mm^{2}, y porque los alambres
de acero de los cables de elevación (3) tienen una resistencia
superior a 2000 N/mm^{2}.
2. Ascensor como se define en la reivindicación
1, caracterizado porque la resistencia de los alambres de
acero de los cables de elevación (3) es mayor que 2300 N/mm^{2} y
menor que 2700 N/mm^{2}.
3. Ascensor como se define en una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
peso de la máquina elevadora (6) del ascensor es, como máximo, 1/5
del peso de la carga nominal del ascensor.
4. Ascensor como se define en una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
diámetro exterior de la polea de tracción (7) accionada por la
máquina elevadora del ascensor es, como máximo, de 250 mm.
5. Ascensor como se define en una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
peso de la máquina elevadora (6) del ascensor es de, como máximo,
100 kg.
6. Ascensor como se define en una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
cable del regulador de velocidad es de mayor diámetro que los cables
de elevación (3).
7. Ascensor como se define en cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el cable
del regulador de velocidad es del mismo diámetro que los cables de
elevación (3).
8. Ascensor como se define en una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
peso de la máquina (6) elevadora del ascensor es, como máximo,
aproximadamente 1/6 de la carga nominal, ventajosamente como máximo
1/8 de la carga nominal, de la manera más ventajosa menor que 1/10
de la carga nominal.
9. Ascensor como se define en una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
peso total de la máquina (6) del ascensor y sus elementos de soporte
es, como máximo, 1/5 de la carga nominal, preferiblemente como
máximo 1/8 de la carga nominal.
10. Ascensor como se define en una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
diámetro de las poleas (502) que soportan la cabina es igual o menor
que la dimensión en altura de una viga horizontal (504) comprendida
en la estructura que soporta la cabina (1).
11. Ascensor como se define en una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las
poleas (502) están situadas, al menos parcialmente, dentro de la
viga (504).
12. Ascensor como se define en una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las
guías de la cabina (1) del ascensor se encuentran en un pozo de
ascensor.
13. Ascensor como se define en una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al
menos parte de los espacios comprendidos entre los torones y/o los
alambres de los cables de elevación (3) están llenos de caucho,
uretano o algún otro medio de naturaleza sustancialmente no
fluida.
14. Ascensor como se define en una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los
cables de elevación (3) tienen un componente superficial hecho de
caucho, uretano o algún otro material no metálico.
15. Ascensor como se define en una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
polea de tracción (7) está revestida, al menos en sus gargantas para
cable, con un material no metálico.
16. Ascensor como se define en una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
polea de tracción (7) está fabricada de un material no metálico, al
menos en la parte de llanta que comprende las gargantas para
cable.
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