INSTALACION DE ASCENSOR. UN RIEL DE GUIADO DE UNA INSTALACION
DE ASCENSOR. UN EQUIPAMIENTO PARA EL FRENADO DE INSTALACIÓN DE ASCENSOR. Y UN PROCEDIMIENTO PARA EL GUÍADO.
INMOVILIZACION Y FRENADO DE UNA INSTALACION DE ASCEXSOR Descripción La invención se refiere a una instalación de ascensor, a un riel para el guiadó de una instalación de ascensor, a un equipamiento para el frenado de una instalación de ascensor, y a un procedimiento para el guiado, la inmovilización y el frenado de una instalación de ascensor, de acuerdo con el preámbulo de las reivindicaciones independientes. Una instalación de ascensor sirve esencialmente para el transporte vertical de bienes o de personas. A tal efecto la instalación de ascensor abarca una cabina de ascensor para alojar los bienes o las personas, cuya cabina de ascensor puede desplazarse a lo largo de una pista de guiado. Por lo general la instalación de ascensor ha sido incorporada en un edificio, y la cabina de ascensor transporta los bienes o las personas desde y hacia diversos pisos de este edificio. En una forma de realización usual la instalación de ascensor ha sido incorporada en un pozo del edificio, y abarca junto a la cabina de ascensor medios portantes, los cuales vinculan la cabina a un contrapeso. Mediante un impulso que de manera selectiva actúa sobre los medios portantes, directamente sobre la cabina de ascensor o sobre el contrapeso, se produce el movimiento de la cabin a de ascensor. La pista de guiado para el guiado de la cabina de ascenso es frecuentemente un riel para el guiado, que está dispuesto de manera firme en el edificio o en el pozo. Es también frecuente que una cabina de ascensor de este tipo se disponga fuera de un edificio, caso éste en el que la
pista de guiado puede ser parte de un armazón. Las instalaciones de ascensor de este tipo están equipadas de sistemas de frenado que por una parte mantienen la cabina ce ascensor inmóvil en una posición de parada y/o que en caso de desperfecto pueden frenar la cabina de ascensor e inmovilizarla. Del documento EP1213249 se conoce una instalación de ascensor con un equipamiento para el frenado, con el que se logra una inmovilización y frenado (levando una parte de freno a un contacto que permite una continuidad de formáis, con una parte que se encuentra fija. A tal efecto se presiona con una fuerza reducida la parte de freno contra la parte que se encuentra fija. De esta manera |se confiere a la parte del freno un determinado movimiento de deslizamiento, que posibilita un frenado y detención. En especial, el equipamiento de frenado requiere que las fuerzas para el accionamiento del freno sean pequeñas y de esta manera también pocas fuerzas de frenado de aire. La única problemática que presenta esta solución consiste en el hecho que el equipamiento de frenado ha de abarcar un equipamiento de deslizamiento a efectos de posibilitar la inmovilización suave de la cabina de ascensor en caso de un frenado y detención. Esto requiere ante todo extensas pistas o trayectorias de deslizamiento y los correspondientes elementos que definen jas fuerzas de frenado, como por ejemplo, resortes, en especial en el caso de elevadas velocidades. Esto requiere mucho espacio constructivo, y es costoso. La invención tiene como meta poner a disposición un equipamiento de frenádo de una instalación de ascensor, que con reducidas fuerzas de accionamiento pueda mantener en una posición inmóvil una cabina de ascensor en una instalación de ascensor, pero que sin embargo, en caso de necesidad
también está en condiciones de frenar y detener la cabina de ascensor. Además, ha de requerir poco espacio constructivo. Los aspectos caracterizantes de la invención, definidas en las reivindicaciones independientes, permiten alcanzar la meta. La instalación de ascensor incluye una cabina de ascensor y un equipamiento para el frenado e inmovilización de la cabina de ascensor. El equipam ento para el frenado abarca una guarnición de freno que para la inmovilización y frenado coopera con una superficie de freno. Además, la invención se refiere a un riel para el guiado de una instalación de ascensor. El riel para el guiado frena la cabina de ascensor y la inmoviliz a mediante el equipamiento para el frenado. En este caso, el riel para el guiado presenta una región de freno como superficie de freno, para iníeractuar con el equipamiento para el frenado. La invención se refiere asimismo a un procedimiento para el guiado, inmovilización y frenado, de la correspondiente instalación de ascensor. De acuerdo con la invención, la superficie de freno presenta al menos una ranura cuneiforme longitudinal o una elevación cuneiforme longitudinal orientadas en la dirección de frenado, sobre la cual actúa la guarnición de freno de acuerdo con necesidad. Esta ranura cuneiforme longitudinal o elevación cuneiforme longitudinal puede ser una ranura o elevación trapezoidales, correspondientemente anchas, o pueden encontrarse presentes varias ra nuras adyacentes entre sí. La ventaja de esta forma de realización consiste en que la forma de ranura trapezoidal tiene como efecto un refuerzo de una fuerza normal y que por ello con una reducida fuerza normal es posible lograr una elevada fuerza de frenado, estando además dada una posibilidad de
deslizamiento. La fuerza normal FN, es aquella fuerza que en caso de necesidad presiona la guarnición de freno sobre la superficie plana de freno. La superficie plana de freno está orientada en ángulo recto (90°) con respecto a la fuerza normal FÍN. Esta fuerza normal FN tiene como efecto una fuerza de frenado FB, definida por el coeficiente de fricción µ entre la guarnición de freno y la superficie de freno: FB = FN x µ Si el equipamiento para el frenado se encuentra inmóvil con respecto a la superficie de freno, como coeficiente de fricción µ debe emplearse un valor de fricción de inmovilización µ?, y en caso de un movimiento relativo entre el ¡equipamiento para el frenado y la superficie de freno se emplea un coeficiente de fricción por deslizamiento µ?· Bajo la utilización de una ranura trapezoidal tiene lugar un refuerzo de la fuerza de frenado, correspondiente a la configuración de planos de cuña. Si la inclinación de los planos de cuña corresponde a un ángulo a, donde a designa la desviación de los planos de cuña con respecto a la superficie de freno plana, resulta un refuerzo de la fuerza de frenado de 1/cosa. La fuerza de frenado resultante FBK, se expresa como: FBK = (1/cosa) x FN x µ Por lo tanto, mediante la ranura cuneiforme longitudinal o de la elevación cuneiforme longitudinal, es posible lograr un considerable refuerzo de la fuerza ¡de frenado. Es evidente que por lo general se elige una cuña de forma simétrica con lo que las fuerzas laterales se elevan en ambos lados opuestos de la cuña. La guarnición de freno presenta de manera ventajosa una forma
opuesta que se adapta o hace juego con la ranura cuneiforme longitudinal, o con la elevación cuneiforme longitudinal de la superficie de freno. De esta manera es posible mantener el desgaste de la guarnición de freno en un valor reducido, ya que las superficies de cuña se superponen entre sí, o hay un rozamiento (frotamiento) reciproco entre ellas. Por supuesto, se adoptan las medidas para que en caso de un desgaste de la guarnición de freno sea posible volver a mantener la presión de apriete de manera correspondiente. Al respecto hay que tener en cuenta que los equipamientos para el frenado actuales se utilizan de manera creciente al sólo efecto de mantener inmóvil una cabina de ascensor en un piso. Esta fuerza de inmovilización FH, resulta por ejemplo de una máxima diferencia de carga (peso) entre la cabina y el contrapeso. Si se invierte la fórmula anteriormente mencionada para el cálculo de la fuerza de frenado, resulta de mane*a correspondiente una fuerza normal FNH, para mantener inmovilizada una cabina en un piso, expresada como sigue: FNH = FH x eos a/ µ? De manera análoga se obtiene una fuerza normal necesaria FNB, para el frenado y detención de una cabina: FNB = FB x eos a/ PG En este caso, en lugar de la fuerza de inmovilización FH, se emplea la fuerza de frenado requerida FB, y en lugar del coeficiente de fricción de inmovilización PH, se utiliza el coeficiente de fricción de deslizamiento pe- Es posible diseñar un equipamiento de presión de apriete para inmovilizar y frenar la cabina en correspondencia al ángulo de cuña a, con menores fuerzas de presión F - Esto posibilita el empleo de unidades de impulso o para af ojar el freno, más pequeñas, lo que es más conveniente.
Por supuesto, en el diseño del equipamiento para el frenado debe tenerse én cuenta la cantidad de guarniciones de freno y/o de los equipamientos para el frenado que colaboran. En una forma de realización preferida, el equipamiento para el frenado ¿e halla dispuesto en la región de la cabina de ascensor, y la superficie de freno está integrada en un riel para el guiado, el cual guía al mismo tiempo la cabina de ascensor. Es ventajoso que para cada riel de guiado se utilice al menos un equipamiento para el frenado. Esto es ventajoso, por cuanto con ello la cabina puede soportarse o mantenerse inmóvil de manera directa en una parada. Gracias a esto, las dilataciones o elongaciones de los medios portantes no influyen sobre un proceso de carga o de descarga. Otra ventaja de esta solución de acuerdo con la invención, consiste en que la guarnición de freno y con ello el equipamiento para el frenado se guía de manera simultánea y lateral por medio de las ranuras longitudinales. Se impide d manera eficaz un descarrilamiento de la guarnición de freno y con ello un fallo del efecto de frenado. Es especialmente ventajosa una forma de realización en la que el riel para BI guiado presenta una región de guiado para la interacción con el medio de guiado y una región de frenado como superficie de freno para la interacción con el equipamiento para el frenado, presentando la región de guiado y la región de fren ado diferentes superficies, y estando la región de guiado geométri sámente separada de la región de frenado. Esta forma de realización permite una configuración óptima y orientada a la funcionalidad, de las regiones correspo idientes. Es ventajoso que el riel para el guiado sea un riel para el guiado en
forma de] "T" que presenta un alma de riel, y que dicha alma de riel presenta tanto la región de guiado para interactuar con el medio de guiado como también la región do frenado para interactuar con el equipamiento para el frenado. Se da por entendido que también son posibles otras formas de riel de guiado, como por ejemplo rieles de guiado en forma de un perfil ángulo o cualesquiera otras formas. Los rieles de guiado en forma de "T" son ampliamente conocidos en la construcción de ascensores, y es posible producirlos de manera sencilla. En una forma de realización especialmente destacada desde el punto de vista cualitativo, la región de guiado está provista de un agente de deslizamiento para la reducción de la fricción, o está equipada con un revestimiento de deslizamiento, siendo el revestimiento de deslizamiento un perfil, preferentemente un perfil de material sintético que contiene teflón, que por ejemplo se enchufa o monta sobre el alma respectiva del riel de guiado. Por ejemplo, son también muy adecuados los nanocompuestos, por ejemplo, capa de agente de deslizamiento, capas de niquelfluorpolímeros estructuradas homogéneamente, por cuanto posibilitan propiedades de deslizamiento constantes en asociación con buenas propiedades químicas y mecánicas. Esta forma do realización permite la puesta a disposición de un riel de guiado orientado a satisfacer elevadas exigencias de confort. La región de frenado puede incorporarse directamente en la estructura básica de la pista de frenado. La pista de frenado, o el correspondiente riel de guiado, se obtiene por ejemplo por estiramiento o trefilación, laminación o maquinado. Como alternativa, también es posible producir la región de frenado mediante un perfil de frenado aplicado sobre la estructura básica del riel de guiado. Por supuesto, es posible proveer la región de frenado con un agente que
influye sobre la fricción, por ejemplo, nanocompuestos, o con una estructura superficie ! para aumentar la fricción. Una de las ventajas de esta forma de realización es que es posible elegir un coeficiente de fricción con el valor más elevado posible, con lo que, nuevamente, se reduce la fuerza normal requerida. Esto posibilita poner a disposición un equipamiento de frenado económicamente conveniente. En una forma de realización ventajosa, la separación entre la región de guiado y la región de frenado se realiza de manera tal que se impide o reduce una transmisión de materiales de deslizamiento como por ejemplo aceite u otros agentes de deslizamiento desde la región de guiado a la región de frenado. Con ello se eleva manifiestamente la seguridad del funcionamiento del equipamiento para el frenado, ya que en la región de frenado no pueden ingresar simplemente materiales que reduzcan el coeficiente de fricción. En una forma de realización alternativa, el equipamiento para el frenado está dispuesto en la región de una máquina de transmisión, y la superficie de freno está.directamente vinculada a una polea de accionamiento o a un eje dei transmisión de la máquina de transmisión. En este caso el efecto de frenado y de inmovilización del equipamiento para el frenado se transfiere a la cabina de ascensor por intermedio de los medios portantes y de accionamiento. Gracias a esto es posible poner a disposición de manera económica un freno de inmovilizcición en la transmisión, por cuanto como consecuencia del efecto de cuña es posible utilizar una fuerza de frenado reducida. En las reivindicaciones dependientes se describen otras formas de realizació|n ventajosas. ¡ A continuación se explica la invención con mayor detalle con ayuda
de varios ejemplos de realización, en conjunción con las Figuras. En las mismas: la Figura 1 es una vista esquemática de un equipamiento de frenado, la Figura 2 es una vista de un equipamiento de frenado conocido, la Figura 3 es una vista esquemática de un riel de guiado con pista de frenado integrada,', la Figura 4 es una vista esquemática de un riel de guiado alternativo con pista de frenado integrada y región de guiado separada, y la Figura 5 es un esquema que representa el fundamento del funcionamiento de una ranura trapezoidal. En la Figura 1 se representa una posible disposición general de una instalación de ascensor. La Instalación de ascensor 1 consiste en una cabina de de ascersor 3), para recibir bienes o personas. La cabina 3 está dispuesta de manera c e poder desplazarse a lo largo de una pista de guiado o de los rieles de guiado, 7. La instalación de ascensor, 1 , está incorporada en un pozo 2 de un edificio. La cabina de ascensor 3, está vinculada a un contrapeso 4 mediante medios portantes y de accionamiento 5. Mediante una transmisión 6), que en el ejemplo representado actúa sobre el medio de soporte 5, se mueve la cabina 3 paralelamente con respecto al contrapeso 4, y en un sentido opuesto al mismo. Los rieles de guiado 7, para el guiado de la cabina, así como los rieles de guiado 8, para el guiado del contrapeso 4, están dispuestos de manera fija en el edificio o en el pozo 2. La cabina 13 es guiada mediante zapatas de guiado o mediante rodillos de guiado 9, a lo largo de los rieles de guiado 7. La cabina de ascensor 3, está equ pada con equipamientos de freno 10, que por una parte mantienen la cabina de ascensor 3, inmóvil en una posición de parada, y/o que en un caso de fallo pueden frenar la cabina de ascensor 3, y detenerla y mantenerla inmóvil.
En el ejemplo representado, se han dispuesto equipamientos de frenado 10, por debajo de la cabina 3. Por supuesto también es posible, como se representa opcionalmente en la Figura 1 , una estructura incorporada o adosada 10a, situada sobre la cabina 3, o el equipamiento de frenado 10, puede estar dispuesto en la transmisión 6, 10b, en el contrapeso 4, 10c, o en un rodillo de cambio do dirección, según el requerimiento. La Figura 2 muestra un ejemplo de realización de un equipamiento de freno conocido 10. El equipamiento para el frenado presenta dos palancas de freno 10.1 , que esencialmente están apoyadas en un eje 13. En los extremos anteriores de las palancas de freno 10.1 , se hallan dispuestas las guarniciones de freno 12. Las palancas de freno 10.1 , son presionadas de manera de separarse, por una fuerza de resorte FF. Debido al apoyo de las palancas de freno 10.1 sobre el eje 13, se aprietan o presionan los extremos anteriores de las palancas de freno 0.1 con las guarniciones de freno 12, en función de las dimensiones de las palancas, con una fuerza de presión de apriete FN, contra la superficie de freno 11 , de los rieles de guiado 7. Debido a ello resulta en las superficies de freno 11 , una fuerza de frotamiento resultante, una fuerza de inmovilización FH, o una fuerza de frenado FB. En este caso, la fuerza de frotamiento resultante es igual a la fuerza de apriete o de presión FN, multiplicada por la cantidad de superficies de freno (en el ejemplo representado, dos superficies de freno) y por un coeficiente de fricción µ. En este caso, en la condición de inmovilización el coeficiente de fricción µ, corresponde a un coeficiente de fricción de inmovilizeición µ?, y en el caso de una condición de frenado, a un coeficiente de fricción de deslizamiento pe-Por lo tanto, la fuerza de inmovilización se calcula como sigue:
guarnición de freno, 12, por ejemplo con un equipamiento de frenado como el representado en la Figura 2, se presiona con la fuerza de presión FN, en la ranura cuneiforme longitudinal. En este caso, la base de la cuña 7b, presenta un juego suficiente con respecto a la guarnición de freno 12, a efectos de mitigar o compensar un eventual desgaste de los flancos laterales. En este caso, la fuerza con la cual se presiona actúa en una dirección normal (90°) con respecto a la superficie! 7a del alma. Tal como se representa esquemáticamente en la Figura 5, teniéndose en cuenta el ángulo de cuña a, resulta una fuerza de frenado FB, O según el caso una fuerza de inmovilización FH, expresada como sigue: Fuerza de inmovilización: FH = (1/cosa) x FN x 2 x µ? [1.1] Fuerza de frenado: FB = (1/cosa) x FN x 2 x MG [2.1] Nuevamente, esta fuerza de inmovilización o de frenado, se refiere respectivamente a un equipamiento de frenado 10 con dos superficies de freno 1 1 , cuyo principio de funcionamiento se representa en la Figura 1 , en donde, en ambos lados del alma 7a del riel se encuentra presente una superficie de freno 1 1 con la correspondiente guarnición de freno 12. En este caso, la dirección de la acción de la fuerza de frenado o de inmovilización, respectivamente, resulta de una dirección de movimiento o de la fuerza de tracción, que actúa sobre el equipamiento de frenado. En la siguiente tabla se consigna un panorama general del refuerzo de la fue za de frenado que puede lograrse en función del ángulo de cuña a elegido. Ángulo de cuña a Refuerzo resultante de la fuerza de frenado 30° + 15 %
45° + 41 % 60° + 100 % 75° + 285 % Por lo tanto, si se utiliza una cuña con un ángulo a de 30 grados, resulta uii refuerzo de aproximadamente el 15% de la fuerza de frenado, o sea un factor del refuerzo igual a 1.15. Al ponderarse el refuerzo resultante de la fuerza de frenado y el aumento concomitante de la solicitación sobre las guarniciones de frenado ' 2, resulta una cuña con un ángulo de cuña a óptimo propuesto, en el intervalo de 30° a 60°. Para lograr una fuerza de inmovilización deseada, es ahora también posible elegir una fuerza de presión FN, correspondientemente reducida, lo cual posibilita además la utilización de un equipamiento de frenado 10, con reducidas fuerzas de accionado. Una ranura cuneiforme longitudinal de este tipo tiene además la ventaja que la guarnición de freno 12, tiene un guiado lateral. De esta manera se evita un descarrilamiento de la guarnición de freno 12. Por supuesto, es posibl e concebir una ranura cuneiforme longitudinal cuyo objeto primario es el guiado lateral. En este caso es posible emplear ranuras longitudinales provistas de otras formas, como por ejemplo una ranura alabeada, o también ángulos de cuña planos en un intervalo de ángulos inferiores a 30 grados. También estas ranuras tienen el efecto de reforzar la fuerza de frenado resultante, de manera similar a las formas de realización antes descritas. La Figura 4 muestra otro riel de guiado 7, tal como puede realizarse para cooperar con un equipamiento de frenado 10. También este riel de guiado ha sido realizado en forma de un perfil "T". El riel de guiado 7 presenta un alma de riel 7a, en la cual se han incorporado las superficies de freno 11 , en forma de
varias ranuras cuneiformes longitudinales que se extienden paralelamente entre sí. Un riel de este tipo puede fabricarse fácilmente por ejemplo mediante un proceso de estiramiento, o las ranuras cuneiformes longitudinales pueden maquinarse en una viga básica 11.1 , por ejemplo tal como se ha presentado en la Figura 4, que se inserta o monta en forma de un conjunto en el alma 7a del riel. También en este ejemplo los flancos 7c de las cuñas están dispuestos de manera correspondiente con un ángulo de cuña a, y la guarnición de freno 12, coopera conjuntamente con estas ranuras cuneiformes. El cálculo de las fuerzas de inmovilizíición o de frenado, respectivamente, tiene lugar como se ha consignado en las fórmulas [1.1 , 2.1], y el refuerzo o incremento resultante de la fuerza de frenado se obtiene de la tabla consignada en correspondencia a la Figura 5. Esta forma de múltiples ranuras tiene la ventaja de aumentar manifiestamente la superficie de los flancos en comparación con el ejemplo precedente, y porque de esta manera se reduce el desgaste. El riel de guiado 7, representado en este ejemplo, dispone de regiones del freno separadas: la superficie 11 de freno y la región de guiado 14, respectivamente. La región 11 del frenado sirve, como anteriormente explicado, para inmovilizar o frenar la cabina, la región de guiado 14 sirve para guiar la cabina 3 nediante las zapatas o rodillos de guiado 9 (Figura 1 ). En el ejemplo de acuerdo con la Figura 4, la región de frenado 11 está separada de la región de guiado por una ranura 7d. Esto permite impedir por ejemplo que una película de aceite, que ha sido aplicada sobre la superficie de guiado 14 para reducir la resistencia al guiado, fluya hacia el interior de la región de freno 11. Además, la región d€i guiado 14 puede estar provista de otras medidas para reducir la resistencia al deslizamiento, o para reducir el ruido. Así por ejemplo. Puede
haberse aplicado un foil de deslizamiento o un revestimiento de deslizamiento en forma de capa, especiales 15, por ejemplo de un perfil de material sintético revestido de teflón, o la superficie del riel de guiado 14 puede haber sido tratada por ejemplo con nanocompuestos para reducir la fricción. Las soluciones indicadas con ayuda de las figuras 3 y 4 pueden combinarse entre si. Por supuesto, las ranuras trapezoidales pueden disponerse en alto relieve o en bajo relieve, o el alma 7a puede haberse dispuesta en un riel de guiado de forma arbitraria. También es posible emplear arbitrariamente las soluciones señaladas para la separación entre la región de guiado y la región de freno. Por supuesto, las soluciones señaladas también pueden implementarse en un riel para el guiado del contrapeso o a una polea de frenado de la tran smisión, y el fabricante del alma elige los métodos para la producción de las ranuras trapezoidales longitudinales.