FI125129B - Järjestely ja menetelmä hissin vetopyörän ja hissiköysien välisen kitkan kasvattamiseksi - Google Patents

Description

JÄRJESTELY JA MENETELMÄ HISSIN VETOPYÖRÄN JA HISSIKÖYSIEN VÄLISEN KITKAN KASVATTAMISEKSI

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa esitetty järjestely ja patenttivaatimuksen 8 johdanto-osassa esitetty menetelmä hissin vetopyörän ja hissiköysien välisen kitkan kasvattamiseksi.

Vetopyörähisseissä on tavallista, että vetopyörän yli kiertävän hissiköyden köysijännitys vetopyörän eri puolilla on erisuuruinen, mikä pyrkii aiheuttamaan muun muassa nostoköy-den luistamista vetopyörän köysiurassa. Jännityserot johtuvat siitä, että vastapaino vetopyörän toisella puolella ei ole saman painoinen kuin hissikori vetopyörän vastakkaisella puolella. Joskus hissikori on tyhjä, joskus täysi ja joskus tältä väliltä. Sen sijaan vastapainon paino ei yleensä muutu. Vastapainon paino pyritään valitsemaan mahdollisimman optimaaliseksi erilaisia hissikorin kuormia ajatellen, mutta tämä ei kaikissa tilanteissa välttämättä riitä. Tällaisia tilanteita voivat olla esimerkiksi kiihdytykset, jarrutukset ja hätäpysäytykset. Tiettyyn rajaan saakka jännityserosta johtuvaa luistoa on helppo hallita, mutta usein metallisten köysiurien kitka ei riitä äkillisten suurten jännityserojen hallitsemiseen, jolloin hissiköydet lähtevät luistamaan köy-siurissa liikaa.

Yksi tapa estää hissiköysien luistoa köysiurissa on lisätä sekä hissikorin että vastapainon massaa, jolloin vetopyörän köysiurien ja hissiköysien välinen kitkavoima kasvaa vaikka pyörän ja köyden muodostaman materiaaliparin välinen kitka-kerroin pysyy samana. Tämä ratkaisu ei kuitenkaan ole edullinen, sillä se lisää koko hissisysteemin massaa, jolloin hissin rakenteiden on oltava vahvempia ja moottorin tehokkaampi, mikä lisää kustannuksia.

Tunnetun tekniikan mukaisesti tarvittavaa kitkaa on yritetty parantaa vetopyörän köysiurissa mm. tekemällä köysiuriin tavallista leveämpi alileikkaus. Tämä ratkaisu suurentaa veto-pyörän tartuntaa, mutta samalla hissiköyden rasitus kasvaa, koska hissiköyden tukipinta köysiurassa pienenee. Käytännössä tämä ratkaisu ei ole tästä syystä edullinen.

Yksi tapa parantaa kitkaa on esitetty japanilaisen patenttijulkaisun nro JP54124136 (A) mukaisessa ratkaisussa. Siinä köysiurien alileikkaukseen on sijoitettu kitkaa parantavaa materiaalia, kuten asbestia, joka puristuu alhaalta päin hissiköyttä vasten erillisen, samassa alileikkauksessa alempana olevan joustavan materiaalin työntämänä. Asbestin kuluessa joustava materiaali työntää asbestirengasta kohti hissiköyttä. Ongelmana tässä ratkaisussa on muun muassa se, että kaksiosainen materiaali alileikkausurassa on vaikea hallita. Hissiköysi pyrkii työntämään asbestirengasta kitkan vaikutuksesta edellään, jolloin asbestin ja joustavan aineen välisessä rajapinnassa vaikuttaa voima, joka saattaa rikkoa rakenteen. Lisäksi tällainen rakenne on erittäin vaikea mitoittaa oikein.

Vastaavasti yhdysvaltalainen patenttijulkaisu nro US1944426 esittää kuviossa 1 köysipyöräratkaisun, jossa metallisen köy-sipyörän metallisen köysiuran pohjassa on ura, joka on täytetty kumilla, joka on liimattu uraan kiinni. Kumin tarkoituksena on tässä kuitenkin säästää teräsköyttä kulumiselta päästämällä teräsköysi laajenemaan kumin suuntaan. Kitkapidon parantamisesta ei julkaisussa ole mitään mainintaa, eikä jul kaisusta selviä, miten köysiura, kumin korkeus ja teräsköyden halkaisija ovat mitoitetut keskenään.

Nostoköysien ja vetopyörän köysiurien väliseen kitkaan vaikuttaa köysiuran kylkien puristusvoima sekä nostokoyden ja köysiuran materiaalien välinen kitka. Muita vaikuttavia tekijöitä ovat köyden voiteluaine, köysilangan materiaali, köyden rakenne ja vetopyörän uran pinnankarheus. Tämän keksinnön ideana on pinnoittaa vetopyörän köysiurat sopivalla materiaalilla, mikä kasvattaa köysiurien ja nostoköysien välistä kitkaa. Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut epäkohdat sekä aikaansaada järjestely ja menetelmä hissin veto-pyörän ja hissiköysien välisen kitkan kasvattamiseksi, jossa järjestelyssä vetopyörän köysiurien ja hissiköysien välille saadaan mahdollisimman hyvä kitkapito ja jossa hissiköysien luistoa on helppo hallita. Keksinnön mukaiselle järjestelylle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Vastaavasti keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 8 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön muille sovellutus-muodoille on tunnusomaista se, mitä on esitetty muissa patenttivaatimuksissa .

Keksinnöllisiä sovellusmuotoja on myös esillä tämän hakemuksen selitysosassa. Hakemuksessa oleva keksinnöllinen sisältö voidaan määritellä myös toisin kuin jäljempänä olevissa patenttivaatimuksissa tehdään. Keksinnöllinen sisältö voi muodostua myös useammasta erillisestä keksinnöstä, erityisesti jos keksintöä tarkastellaan ilmaisujen tai implisiittisten osatehtävien valossa tai saavutettujen hyötyjen tai hyöty-ryhmien kannalta. Tällöin jotkut jäljempänä olevien patent- tivaatimuksien sisältämät määritteet voivat olla erillisten keksinnöllisten ajatusten kannalta tarpeettomia. Vastaavasti kunkin keksinnön sovellutusesimerkin yhteydessä esitettyjä eri yksityiskohtia voidaan käyttää myös toisissakin sovellutusesimerkeissä. Lisäksi voidaan todeta, että ainakin jotkin alivaatimuksista voidaan ainakin sopivissa tilanteissa katsoa keksinnöllisiksi sellaisinaan.

Keksinnön mukaisen järjestelyn ja menetelmän etuna on muun muassa se, että hissiköysien ja vetopyörän köysiurien välillä voidaan käyttää suurempaa pintapainetta, mistä seuraa suurempi kitkavoima ja hissiköysiin suurempi vetovoima. Etuna on myös se, että paremman kitkapidon seurauksena myös hissiköysien luistonhallinta vetopyörällä paranee. Etuna on lisäksi se, että hissiköysissä voidaan käyttää kovempia ja lujempia köysilankoja. Edellä esitetyistä eduista seuraa se etu, että moottorin momentti voidaan hyödyntää tehokkaammin, koska köy-sivoimien suhde vetopyörän eri puolilla voidaan saada suuremmaksi, mikä mahdollistaa hissikorin nettohyötykuorman ja korin omapainon suhteen parantamisen. Järjestelyn etuna on lisäksi se, että köysiurien korkea pintapaine sallii pienemmän vetopyörän halkaisijan tai vastaavasti pienemmän hissiköysien ja vetopyörän kontaktikulman. Etuna on myös se, että paremman kitkapidon ansiosta hississä voidaan käyttää pienempiä ja kevyempiä rakenteita, mikä johtaa myös kustannusten alenemiseen. Etuna on edelleen se, että keksinnön mukaisen pinnoitteen kulumiskestävyys on hyvä. Etuna on myös se, että pinnoite on termisesti stabiili eikä köyden luistaessa syntyvä lämpö muuta pinnoitteen rakennetta. Etuna on lisäksi se, että pinnoite voidaan muodostaa köy-siuriin helposti rakenteita rikkomatta ja ilman lämpökäsitte lyjä. Etuna on vielä myös se, että pinnoitteen pintaa voidaan muotoilla helposti esimerkiksi hiomalla, jolloin pinnoite saadaan helposti halutun paksuiseksi ja muotoiseksi. Yhtenä etuna on vielä se, että pinnoitteen paksuus voidaan säätää helposti halutun paksuiseksi köysiuria pinnoitettaessa.

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin erään sovellutusesimerkin avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää kaaviollisesti ja yksinkertaistettuna yhtä vetopyörähissiä köysijännityskuvioineen sivulta katsottuna, kuvio 2 esittää halkileikattuna yhtä keksinnön mukaisen ve-topyörän kehäosaa alileikattuine köysiurineen ja urissa olevine pinnoitteineen ja kuvio 3 esittää halkileikattuna yhtä kuvion 2 mukaisen ve-topyörän kehäosaa, jonka vetopyörän urissa on his-siköydet.

Kuviossa 1 on esitetty kaaviollisesti ja yksinkertaistettuna yksi tyypillinen vetopyörähissi, jossa on hissikori 1, vastapaino 2 ja niiden väliin kiinnitetty, keskenään rinnakkaisista hissiköysistä 3 muodostuva hissiköysistö. Hissiköydet 3 on ohjattu kulkemaan hissin nostokoneiston pyörittämän vetopyörän 4 yli hissiköysille 3 mitoitetuissa köysiurissa. Pyöriessään vetopyörä 4 liikuttaa samalla kitkan ansiosta hissikoria 1 ja vastapainoa 2 ylös- ja alassuunnassa.

Vastapainon 2 ja hissikorin 1 sekä korissa olevan kunkin hetkisen kuorman keskinäisestä erosta johtuen hissiköysiin 3 aiheutuvat köysivoimat Ti ja T2 ovat eri suuret vetopyörän 4 eri puolilla. Kun hissikorissa 1 on alle puolet nimellis-kuormasta, on vastapaino yleensä painavampi kuin hissikori 1 kuormineen. Tällöin vastapainon 2 ja vetopyörän 4 välinen köysivoima Ti on suurempi kuin hissikorin 1 ja vetopyörän 4 välinen köysivoima T2. Vastaavasti, kun hissikorissa 1 on yli puolet nimelliskuormasta, on vastapaino 2 yleensä kevyempi kuin hissikori 1 kuormineen. Tällöin vastapainon 2 ja vetopyörän 4 välinen köysivoima Ti on pienempi kuin hissikorin 1 ja vetopyörän 4 välinen köysivoima T2. Kuvion 1 esittämässä tilanteessa on hissikorin 1 ja vetopyörän 4 välinen köysivoima T2 > Ti. Tästä johtuen köysivoimien Ti ja T2 aiheuttama hissiköysiin 3 kohdistuva köysijännitys vetopyörän 4 köysiurissa ei ole vakio, vaan kasvaa vastapainon 2 puolelta hissikorin 1 puolelle mentäessä. Tätä kasvavaa köysijänni-tystä esittää kaaviollisesti kuvioon 1 piirretty jännitysku-vio 5. Kuten aikaisemmin on jo selitetty, tämä jännitysero pyrkii aiheuttamaan hissiköysien 3 luistamista köysiurissa. Jännitysero vetopyörän 4 yli pyritään kompensoimaan vetopyörän 4 köysiurien ja hissiköysien 3 välistä kitkaa parantamalla .

Kuviossa 2 on esitetty kehäosa keksinnön mukaisen vetopyörä-hissin halkileikatusta vetopyörästä ja kuviossa 3 sama veto-pyörän osa sekä köysiuriin sovitetut hissiköydet. Vetopyörä 4 on materiaaliltaan esimerkiksi metallia, sopivasti joko valurautaa tai terästä. Vetopyörässä 4 on pyörän kehällä olevat rinnakkaiset, alaosaltaan poikkileikkaukseltaan olennaisen puolipyöreät köysiurat 6, joiden urien pohjaan on tehty poikkileikkaukseltaan olennaisen suorakulmainen ja köysiuran 6 poikkileikkaukseen nähden olennaisen symmetrinen alileikkaus 7. Kukin köysiura 6 on pinnoitettu pinnoitteella 8, joka pinnoite on järjestetty kasvattamaan hissiköysien 3 ja vetopyörän 4 välistä kitkaa. Pinnoite 8 on muodostettu köysiuriin 6 esimerkiksi metalli-, keraami- ja polymeeripul-verimateriaalista termisellä ruiskutuksella. Tässä sovellu-tusmuodossa pinnoite 8 koostuu ensimmäisestä pinnoiteaineesta 8a, joka on materiaaliltaan jotakin sopivaa metallia tai metalliseosta, esimerkiksi nikkeliä, kromia tai niiden seosta, sekä toisesta pinnoiteaineesta 8b, joka on esimerkiksi oksidi-, nitridi- tai jokin muu stabiili keraaminen yhdiste. Ensimmäinen pinnoiteaine 8a on tarkoitettu vetopyörän 4 sisäisten jännitysten pienentämiseen ja toisen pinnoiteaineen 8b sitomiseen. Toinen pinnoiteaine 8b sisältää esimerkiksi kromin, koboltin ja/tai nikkelin oksideja, joiden partikkelikoon avulla pinnoitteelle 8 saadaan haluttu pinnankarheus ja kitka.

Pinnoite 8 muodostuu siis metallisesta matriisista eli ensimmäisestä pinnoiteaineesta 8a, joka on esimerkiksi sitkeä metalliseos, ja siihen lisätystä kovasta, esimerkiksi oksi-dikeraamisesta materiaalista eli toisesta pinnoiteaineesta 8b. Ensimmäinen pinnoiteaine 8a on järjestetty sitomaan toinen pinnoiteaine 8b ja kiinnittämään se perusaineeseen, eli vetopyörän 4 köysiuriin 6. Pinnoite 8 koostuu useista kerroksista, joiden koostumus ja paksuus voivat vaihdella. Yhden pinnoitteen 8 kerroksen koostumus on esimerkiksi 10-30% Cr, 10-70% Ni, 20-30% Cr203, 5-70% CoCrCx tai näiden välisiä yhdisteitä.

Vetopyörän 4 köysiurien 6 pinnoitus tehdään siten, että pin-noitemateriaali sekoitetaan pulverimuodossa ja syötetään termisen ruiskun polttokaasuun tai plasmaliekkiin halutulla koostumuksella. Pinnoitus tehdään kerroksittain yksi kerros kerrallaan. Lopuksi köysiuriin 6 muodostetut pinnoitteet 8 tarvittaessa hiotaan oikeaan paksuuteensa ja muotoonsa.

Keksinnön mukaisella menetelmällä köysiurat 6 pinnoitetaan siten, että ensimmäinen pinnoiteaine (8a) ja toinen pinnoiteaine (8b) sekoitetaan pulverimuodossa haluttuun koostumukseen ja pulveri syötetään pinnoitusvaiheessa termisen ruiskun polttokaasuun tai plasmaliekkiin. Tällöin ensimmäinen pinnoiteaine 8a, jolla on pienempi kitkakerroin kuin toisella pinnoiteaineella 8b, ruiskutetaan ensin köysiurien 6 metallipinnoille päällystämään urien 6 kyljet. Tämän jälkeen köysiurien 6 sille osalle, jossa kontakti hissiköyden 3 kanssa on suuri, ruiskutetaan enemmän keraamista materiaalia sisältävää toista pinnoiteainetta 8b. Pinnoitteen 8 ja hissiköyden 3 välinen kitka muodostuu metallien ja keraamipar-tikkelien sekä metallimatriisina käytetyn metalliseoksen välisestä kitkasta ja pinnankarheuden aiheuttamasta kitkatekijästä.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellu-tusmuodot eivät rajoitu ainoastaan edellä esitettyihin esimerkkeihin, vaan voivat vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa. Niinpä esimerkiksi pinnoitteen koostumus ja eri ainesosien suhteet voivat olla erilaisiakin kuin edellä on esitetty.

Samoin alan ammattimiehelle on selvää, että vetopyörän köysiurat voidaan pinnoittaa jollain muullakin pinnoitusmenetelmällä kuin termisellä ruiskutuksella.

Claims (9)

1. Järjestely hissin vetopyörän ja hissiköysien välisen kitkan kasvattamiseksi, johon hissiin kuuluu ainakin hissikoria (1) hissiköysien (3) avulla liikuttava vetopyörä (4), jonka kehällä on yksi tai useampi köysiura (6), jotka köysiurat (6) on pinnoitettu kitkaa kasvattavalla pinnoitteella (8), tunnettu siitä, että pinnoite (8) koostuu ainakin kahdesta eri pinnoiteaineesta, köysiuran (6) pintaan kiinnitetystä ensimmäisestä pinnoiteaineesta (8a) ja ensimmäisen pinnoite-aineen päälle muodostetusta toisesta pinnoiteaineesta (8b).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että ensimmäinen pinnoiteaine (8a) on yhtä tai useampaa metallia sisältävää olennaisen sitkeää materiaalia ja toinen pinnoiteaine (8b) on keraamipartikkeleja sisältävää olennaisen kovaa keraamista materiaalia.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että ensimmäisessä pinnoiteaineessa (8a) on joko kromia tai nikkeliä tai ensimmäinen pinnoiteaine (8a) on kromin ja nikkelin seos.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että toinen pinnoiteaine (8b) on oksidikeraami-nen yhdiste.

5. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että toinen pinnoiteaine (8b) on nitridikeraa-minen yhdiste.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen järjestely, tunnettu siitä, että pinnoiteaineen (8) koostumus on esimerkiksi 10-30% Cr, 10-70% Ni, 20-30% Cr2C>3, 5-70% CoCrCx, tai näiden välisiä yhdisteitä.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen järjestely, tunnettu siitä, että pinnoite (8) on muodostettu köy-siuriin (6) termisellä ruiskutuksella.

8. Menetelmä hissin vetopyörän ja hissiköysien välisen kitkan kasvattamiseksi, johon hissiin kuuluu ainakin hissikoria (1) hissiköysien (3) avulla liikuttava vetopyörä (4), jonka kehällä on yksi tai useampi köysiura (6), jotka köysiurat (6) on pinnoitettu kitkaa kasvattavalla pinnoitteella (8), tunnettu siitä, että köysiurat (6) pinnoitetaan termisellä ruiskutuksella siten, että ensimmäinen pinnoiteaine (8a) ruiskutetaan köysiurien (6) metallipinnoille ensin, jonka jälkeen ensimmäisen pinnoiteaineen (8a) päälle ruiskutetaan keraamista materiaalia sisältävää toista pinnoiteainetta (8b) .

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen pinnoiteaine (8a) ja toinen pinnoiteaine (8b) sekoitetaan pulverimuodossa haluttuun koostumukseen ja pulveri syötetään pinnoitusvaiheessa termisen ruiskun polt-tokaasuun tai plasmaliekkiin.