WO2005108672A1 - Cable y cinta para limitador de velocidad de ascensores y poleas asociadas - Google Patents

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speed limiter
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Iñaki ARANBURU AGIRRE
Miguel Angel Madoz Michaus
Juan Manuel PAGALDAY ERAÑA
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Orona, S. Coop.
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Definitions

  • the present invention relates to a cable, a belt and its associated pulleys, which are applicable to a speed limiting system for lifting installations whose function is to transmit the effort from the speed limiting system to the mechanical means in charge of stop the elevator with its travelers before any uncontrolled movement.
  • the cable or tape has a high tensile strength to reduce the diameter of said cable without compromising the reliability of operation of the limiter and therefore of the installation, being able to use voltage transmitting elements (cables or tapes) lighter, cheaper and manageable, and in general limiting systems also of reduced size, weight and cost.
  • the cable or belt have a great resistance to fatigue under bending cycles such as those that occur when passing through the pulley (s) included in the limiting system to reduce the diameter of said pulleys and thus reduce the space occupied by the limiter, gaining space occupied by the installation in the hollow and by extension in the building, reduce the weight of all components, as well as ensure that the reliability of the systems is higher by turning the pulley to greater speed.
  • the cable or tape has a friction coefficient with the limiter pulley clearly superior to that of conventional systems to use pulleys with less aggressive throats while maintaining the necessary traction capacity in the pulley, thereby it achieves that the cable or tape is less punished by said pulley, increasing its useful life, being able to become a maintenance free system.
  • the speed-limiting elements usually consist of a pulley attached to a fixed axis through which a cable passes, whose points are attached to the element whose safety is to be protected and which also has a second pulley attached to a second fixed point in the other end of the hole, which is used to tension the connection cable.
  • the safety device trips when w exceeds a preset value.
  • speed limiters are preferably mounted in two types of configurations:
  • a speed limiter system In a first type of configuration, which has been the most traditionally used, a speed limiter system is located at a fixed point in the installation.
  • the limiting system has a main pulley on which the cable in charge of transmitting the actuation effort circulates, and it can also have deflection pulleys. They also have tension pulleys that guarantee a tension in the system cable. After passing through the whole set of pulleys, the cable is finally fixed to the traveling element whose over speed is to be protected.
  • This voltage will be at least that necessary so that at the time the system is activated, the cable (usually by friction in the throat of the limiting system) is capable of transmitting the necessary effort to the component responsible for stopping the traveling group (usually parachutes whose activation stops and keeps the traveling group to the elevator guides).
  • the cable therefore makes a closed loop that is born and dies in the traveling group, so that the linear movement of the traveling group produces the rotation of the pulleys of the limiting system and the deflection pulleys.
  • the limiter is attached in solidarity with the element to be controlled (traveling group) and the cable is arranged in a single length, with a weight on the lower tip which is the one that provides tension to it. In this case also the translation of the element mobile spins the speed limiter system.
  • This same limiting system is capable of activating the parachute element on its own, that is, by means of a turn and a translation that would occur in the limiting element in the event of overspeed, translation and / or rotation movements would occur in the limiting system that would directly activate the parachute element.
  • This configuration allows to obtain an angle of hugging of the cable on the pulley of values between 180 and 300 ° increasing the traction capacity (T1 / T2) of the system.
  • T1 / T2 traction capacity
  • throats means an inevitable degradation of the throats of the pulleys of the limiting systems and of the cable, forcing periodically to replace these components, which is expensive and if it is not done with care it can produce dangerous situations in the installation.
  • Speed limiting systems are subject to Certification and CE marking, which complicates administrative work in case of replacement before the competent notified bodies.
  • the present invention relates to a cable or ribbon of high-strength steel wires coated with a polymeric material, for example polyurethane, for speed limiters that detect overspeed in lifting installations and transmit the effort necessary to activate the means. emergency braking associated with said lifting facilities.
  • a polymeric material for example polyurethane
  • speed limiters that detect overspeed in lifting installations and transmit the effort necessary to activate the means. emergency braking associated with said lifting facilities.
  • the use of high resistance cables in speed limiters allows the cable diameter to be reduced while maintaining a high level of safety.
  • the threads can be grouped in turn into cords, which are grouped around a central cord consisting of threads or a high-strength textile or synthetic material such as Kevlar.
  • the cable configurations can be multiple presenting some greater flexibility than others, and some better use of the cross section than others, but in any case the present invention can be carried out with any of them.
  • the present invention contemplates that they have at least two metal cables comprising high-strength steel wires greater than 2000 N / mm 2 grouped in cords that form a metal core with a diameter between 0.01 and 2 mm and that are completely covered by a material polymeric It is envisioned that the outer surface of polymeric material of the tape can be a flat surface or a corrugated surface.
  • the safety system pulley can have a reduced diameter.
  • the present invention has a correct operation with acceptable safety levels or higher than said traditional systems with primitive pulley diameters smaller than or equal to 150 mm in the case of a circular section cable, and primitive diameters smaller than 100 mm in the case of tapes of any kind. kind.
  • the coefficient of friction between the materials of cable (or tape) and pulley is much higher than the traditional systems being able to use flat surfaces for the belts and pulleys with semicircular throats for round cable obtaining internal pressures in the cable clearly lower than those of a traditional system.
  • the lubricant remains inside and does not disperse by the installation with the passage of time and the course of the cycles of the cable on the pulley contributing to better lubricate the inner wires and cords increasing the fatigue resistance of the cable + limiter system.
  • the polymeric cover prevents the metallic outer cords from rubbing against the throat of the pulley avoiding any abrasion and wear of the outer threads thanks to the intermediate layer of elastic material increasing the life of the cable and the pulley to levels that in practice involve a system free of mantenimient.
  • round cable entails the use of a flat, convex or concave surface pulley.
  • the said round cable can be used with different throat geometries, but the fact of being a cable covered with a polymeric material gives it a high coefficient of friction with the throat of the pulley of the speed limiting element to which it is associated, which It means that especially low aggressive throats can be used with the cable, such as semicircular or semicircular rounded.
  • This type of throats causes the life of the cable to be prolonged, since the pressure between cable and pulley is distributed more evenly than with other geometries, and there are no areas of pressure concentrations that can damage the cable afterwards.
  • the pulleys can be flat, concave or convex.
  • the pulley can be formed of metallic material and has a synthetic material coating on its throat and that the metallic cable lacks any coating.
  • Figure 1. Shows a section of a type of cable.
  • Figure 2. Represents another possible section of cable, in which the central cord has been replaced by a central cord of textile material or high strength material, such as Kevlar or another.
  • Figure 3 Represents the cable shown in Figure 1 as it passes through two pulleys with different types of throats, in this case semicircular or semicircular grooves with notch.
  • Figures 4a to 4c- Shows different possible cable configurations.
  • Figures 4d to 4e.- They show different possible tape settings.
  • Figure 5. Represents possible configurations of the speed limiter system in which the cable loop is born and dies in the parachute element located in the chassis of the traveling group, although other configurations are possible without the main characteristics of the system being affected. .
  • the speed limiting element is at a fixed point in the installation.
  • Figure 6. Represents possible configurations of the speed limiter system in which the cable loop is born and dies in the parachute element located in the chassis of the traveling group, although other configurations are possible without the main characteristics of the system being affected. .
  • the limiting element travels in solidarity with the traveling group.
  • Figure 7.- Represents possible configurations of the cable tension element although other configurations are possible without the main characteristics of the system being affected.
  • Figure 8. Represents a speed limiting system in which the speed limiting element travels in solidarity with the traveling group but unlike the systems mentioned above, the effort transmitted to the parachute element is made by the same limiting element directly.
  • the cable in this case has the function of rotating the pulley of the limiting element to detect in this way the linear speed at which the elevator travels, generate the signal in the event of an overspeed event and provide the necessary force to the limiting element to activate the element parachute Figure 9.
  • - Represents the scheme of forces that they come into play at the time of action of the limiting system.
  • Figure 10.- Represents another possibility of the second type of limiting system.
  • Figure 1 shows a cable of metallic wires covered by a layer of polymeric material.
  • the cable comprises a set of metallic wires (1), usually of steel, which are grouped according to certain geometric configurations of section that are then rotated to form a propeller, a cord (3) being constructed.
  • the threads (1) that make up a cord (3) can be the same, as shown in Figure 1, or different. It is common for threads to be grouped concentrically forming layers.
  • the different cords (3) are grouped in turn following a grouping scheme parallel to that described in the previous paragraph, that is, having a certain shape in a section and then turning to form a helix of cords just like a cord shape using a propeller of threads.
  • Figure 1 shows the strands of threads distributed around a central strand of threads
  • Figure 2 the central metallic strand has been replaced by a central strand (4) of textile or synthetic material of high resistance like the Kevlar or another.
  • the metal core of the cable formed by the grouping of cords (3) is surrounded by a coating of polymeric material (2), for example polyurethane, which has a circular outer section with an approximate diameter but somewhat larger than the larger diameter of the metal core and therefore completely covers it without significantly increasing the diameter of the core.
  • polymeric material (2) for example polyurethane
  • Figure 3 represents the cable shown in Figure 1 as it passes through the throats (5, 5 ') of different metal pulleys (2, 2') belonging to a speed limiter of those used in lifting devices.
  • These pulleys can have different throat geometries (5, 5 '), although given the characteristics of the cable object of the invention it is preferable to use them in less aggressive throats such as semicircular throats (5) or semicircular grooves with notch (5') -
  • the throats commonly used in the conventional speed limiter element are semicircular type with notch with BETA throat angles between 100 ° and 105 °, "V" throats with or without treatment of surface hardening with a GAMMA throat angle between 35 and 40 °.
  • the present invention using flat belts with metal cables inside has specific pressures on said inner cables of a value between 3 and 5 times lower, under the same conditions of use as the practical cases described above to achieve a tensile capacity similar to the achieved in these examples.
  • This value is similar or lower than those obtained in traditional systems, this fact together with the benefits of being a covered cable would guarantee an effective life of the system similar or superior to a conventional limiting system.
  • a metallic cable of a limiting system consisting of wires of resistance greater than 2,000 N / mm 2 appears and whose outer diameter is less than or equal to 5 mm and is not covered with any material.
  • This cable passes through the pulley throat of the limiting element that is metallic with a synthetic material cover, such as polyurethane or resins, with a design that increases the friction coefficient between cable and pulley.
  • Tl / T2 10 (higher than the previous case because it is possible to increase the angle of hugging of the cable on the pulley of the limiting element), we need a tension in the cable of values between 5 and 8 kg, depending on the installation path .
  • This tension is clearly lower than conventional systems, contributing to minimize the effects of inertia and reducing the specific pressure on the cable when passing through the pulleys. Accordingly, the present invention means in practice a virtually maintenance-free system.

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Abstract

De aplicación para limitadores de velocidad de ascensores. El cable comprende hilos de acero de alta resistencia agrupados en cordones entre los que a su vez conforman un núcleo recubierto por completo por un material polimérico que se introduce en los huecos definidos entre cordones obteniendo una superficie exterior polimérica de diámetro ligeramente mayor al diámetro del núcleo. Las cintas agrupan al menos dos cables metálicos que comprende hilos de acero de alta resistencia recubiertos por completo de un material polimérico. Las poleas concebidas para los cables son semicirculares o semicirculares con entalla de diámetro reducido de baja agresividad y elevado nivel de adherencia que determinan un alto coeficiente de rozamiento entre el cable revestido y la polea, así como se consigue una alta resistencia del cable a la fatiga por flexión y desgaste.

Description

CABLE Y CINTA PARA LIMITADOR DE VELOCIDAD DE ASCENSORES Y POLEAS ASOCIADAS
D E S C R I P C I Ó N
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un cable, a una cinta y a sus poleas asociadas, que son de aplicación a un sistema limitador de velocidad para instalaciones de elevación cuya función consiste en transmitir el esfuerzo desde el sistema limitador de velocidad a los medios mecánicos encargados de detener el ascensor con sus viajeros ante cualquier tipo de movimiento incontrolado.
Es objeto de la invención que el cable o cinta disponga de una gran resistencia a la tracción para reducir el diámetro de dicho cable sin comprometer la fiabilidad de funcionamiento del limitador y por lo tanto de la instalación, consiguiendo utilizar elementos transmisores de tensión (cables o cintas) más ligeros, baratos y manejables, y en general sistemas limitadores también de tamaño, peso y costo reducidos.
Es asimismo objeto de la invención que el cable o cinta tengan una gran resistencia a la fatiga bajo ciclos de flexión como los que se producen al pasar por la o las poleas que incluye el sistema limitador para reducir el diámetro de dichas poleas y de esta forma reducir el espacio ocupado por el limitador, ganando espacio ocupado por la instalación en el hueco y por extensión en la edificación, reducir el peso de todos los componentes, así como conseguir que la fiabilidad de los sistemas sea más alta al girar la polea a mayor velocidad. Constituye otro objeto de la invención que el cable o cinta disponga de un coeficiente de rozamiento con la polea del limitador claramente superior al de los sistemas convencionales para utilizar poleas con gargantas menos agresivas manteniendo la capacidad de tracción necesaria en la polea, con lo que se logra que el cable o cinta sea menos castigado por dicha polea, aumentando su vida útil, pudiendo llegar a ser un sistema libre de mantenimiento.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los elementos limitadores de velocidad consisten, habitualmente, en una polea unida a un eje fijo por la que pasa un cable, cuyas puntas van unidas al elemento cuya seguridad se desea proteger y que dispone además de una segunda polea unida a un segundo punto fijo en el otro extremo del hueco, que se utiliza para tensar el cable de conexión. De esta forma, la primera de las poleas descritas gira a una velocidad w dada por: w=v/R Donde v es la velocidad lineal de la cabina o contrapeso a controlar, y R el radio de la polea del limitador. El dispositivo de seguridad se dispara cuando w supera un valor prefijado.
La reducción del radio R de la polea hace que la velocidad de giro del elemento de seguridad sea más alta, lo que hace que el tarado del mismo sea más sencillo, puesto que con las velocidades y diámetros habituales el tarado de estos elementos, especialmente en velocidades bajas es complejo, siendo habitual en el mercado elementos limitadores de velocidad específicos para velocidades nominales inferiores a v=0,5 m/s. En la actualidad, los limitadores de velocidad se montan, preferiblemente, en dos tipos de configuraciones:
En un primer tipo de configuración, que ha sido el más utilizado tradicionalmente, se sitúa un sistema limitador de velocidad en un punto fijo de la instalación. El sistema limitador dispone de una polea principal sobre la cual circula el cable encargado de transmitir el esfuerzo de actuación, y puede disponer también de poleas de desvío. Disponen también de poleas tensoras que garantizan una tensión en el cable del sistema. Tras pasar por todo el conjunto de poleas el cable finalmente queda fijado al elemento viajero cuya sobrevelocidad se quiere proteger. Esta tensión será como mínimo la necesaria para que en el momento de activarse el sistema, el cable (habitualmente por fricción en la garganta del sistema limitador) sea capaz de transmitir el esfuerzo necesario al componente encargado de detener el grupo viajero (habitualmente paracaídas cuya activación detiene y mantiene el grupo viajero a las guías del ascensor) . El cable realiza por tanto un bucle cerrado que nace y muere en el grupo viajero, de manera que el movimiento lineal del grupo viajero produce el giro de las poleas del sistema limitador y las poleas de desvío.
En otras configuraciones, como las que se describen en las Patentes EP 1175367 Bl de Thyssen rupp elevador Manufacturing (Francia) , WO 03070615 Al de JUNG, Insook (Korea) y WO 03091142 Al de Mitsubishi Denki Kabushikikaisha (Japón) , el limitador va unido solidariamente al elemento a controlar (grupo viajero) y el cable se dispone en un solo largo, con un peso en la punta inferior que es el que proporciona tensión al mismo. En este caso también la traslación del elemento móvil hace girar al sistema limitador de velocidad. Este mismo sistema limitador es capaz de activar por sí solo el elemento paracaídas, es decir, por medio de un giro y una traslación que se produciría en el elemento limitador ante el evento de sobrevelocidad, se producirían movimientos de traslación y/o rotación en el sistema limitador que activarían directamente el elemento paracaídas . Esta configuración permite obtener un ángulo de abrazamiento del cable sobre la polea de valores entre 180 y 300° aumentando la capacidad de tracción (T1/T2) del sistema. Existen otros dispositivos que utilizan elementos fijos como por ejemplo las guías de la instalación que se describe en la patente n° US645756 de James M. Draper et . al. Hasta la fecha, los cables tradicionales utilizados en los sistemas limitadores de velocidad han de tener un diámetro mínimo d=6 mm que viene determinado por consideraciones normativas, así como la relación D/d mayor o igual a 30, donde D es el diámetro de la polea, lo cuál viene a determinar el valor mínimo de D=180 mm, y en consecuencia el tamaño general del dispositivo.
Existen diferentes aplicaciones en elevación para cables como los descritos en la presente invención que se describen para cables de tracción en la Patente europea EP 1273695, e incluso de elementos de tracción de sección no redonda, como los descritos en WO 9942589, WO 9943885, WO 0037738 Y WO 0114630. La activación de los elementos de frenado de emergencia (Paracaídas) exige que el limitador ejerza una fuerza mínima sobre dichos elementos, que es de 300 N o el doble de la fuerza necesaria para activar los elementos de frenado. Esto hace que sea necesario utilizar gargantas agresivas que aseguren la adherencia en los sistemas convencionales, lo cual se consigue tallando las gargantas de la polea del sistema limitador con formas, habitualmente semientallada con ángulos de garganta BETA entre 100° y 105°, y en "V" con entalla ó "V" sin entalla con ángulos de garganta GAMMA entre 35 y 40°, necesitando esta última un proceso de endurecimiento superficial para alcanzar durezas en torno a los 50 HRC o superiores. Este proceso es costoso al necesitar de materiales específicos, por su propia naturaleza y por el control de calidad que exige tras aplicarlo. La utilización de este tipo de gargantas supone una degradación inevitable de las gargantas de las poleas de los sistemas limitadores y del cable, forzando a reemplazar periódicamente estos componentes, lo cual es costoso y si no se realiza con cuidado puede producir situaciones de peligro en la instalación. Los sistemas limitadores de velocidad están sujetos a Certificación y marcado CE, lo que complica la labor administrativa en caso de su sustitución ante los organismos notificados competentes.
Por otro lado, la utilización de poleas grandes hace que los limitadores giren a velocidades relativamente bajas, lo que se traduce en un movimiento lento de los elementos que han de producir su activación y bajas energías cinéticas, lo que dificulta el tarado de los mismos especialmente en limitadores de tipo centrífugo.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un cable o cinta de hilos de acero de alta resistencia recubierto por un material polimérico, por ejemplo poliuretano, de aplicación para limitadores de velocidad que detectan la sobrevelocidad en instalaciones de elevación y transmiten el esfuerzo necesario para activar los medios de frenado de emergencia asociados a dichas instalaciones de elevación. La utilización de cables de alta resistencia en limitadores de velocidad permite reducir el diámetro del cable manteniendo un nivel de seguridad elevado. Un sistema convencional incorpora un cable de diámetro d=6 mm o superior, el cable metálico objeto de la presente invención muestra un diámetro exterior menor de 5 mm y está compuesto por hilos de resistencia mayor de 2.000 N/mm2.
Los hilos se pueden agrupar a su vez en cordones, los cuales se agrupan en torno a un cordón central constituido por hilos o bien por un material textil o sintético de alta resistencia como puede ser el Kevlar.
Las configuraciones del cable pueden ser múltiples presentando algunas mayor flexibilidad que otras, y unas mejor aprovechamiento de la sección transversal que otras, pero en cualquier caso la presente invención se puede realizar con cualquiera de ellas. En el caso de cintas la presente invención contempla que dispongan de al menos dos cables metálicos que comprenden hilos de acero de alta resistencia mayor de 2000 N/mm2 agrupados en cordones que conforman un núcleo metálico de diámetro comprendido entre 0,01 y 2 mm y que están recubiertos por completo por un material polimérico. Se ha previsto que la superficie exterior de material polimérico de la cinta pueda ser una superficie plana o bien una superficie ondulada. Mediante el uso de un cable o cinta como los descritos anteriormente, la polea del sistema de seguridad puede tener un diámetro reducido. La reducción del diámetro de la polea del sistema de seguridad hace que todo él sea de tamaño reducido, consiguiendo ocupar menos espacio en el hueco y también en la edificación. La reducción de tamaño además hace que todos los componentes tengan un menor peso y precio más reducido. Un sistema tradicional con cable metálico de diámetro nominal d=6 mm. presenta una diámetro primitivo de la polea D=180 mm. o superior. La presente invención presenta un funcionamiento correcto con niveles de seguridad aceptables o superiores a dichos sistemas tradicionales con diámetros primitivos de polea menores o iguales a 150 mm en caso de cable de sección circular, y diámetros primitivos menores de 100 mm en caso de cintas de cualquier tipo.
Por otro lado, los cables de acero de alta resistencia permiten una relación D/d más reducida que lo habitual manteniendo también un nivel de seguridad aceptable, lo que contribuye aún más a la reducción del diámetro primitivo de la polea D. En el estado actual de la técnica podemos ver que el diámetro de la polea está supeditado a una relación mínima D/d=30. La presente invención hace trabajar un conjunto formado por cable (o cinta) y polea, con el cable (o cinta) dotado de un recubrimiento de material polimérico. Gracias a esta cubierta polimérica, el coeficiente de rozamiento entre los materiales de cable (o cinta) y polea es mucho más elevado que los sistemas tradicionales pudiendo emplear superficies planas para las cintas y poleas con gargantas semicirculares para cable redondo obteniendo unas presiones internas en el cable claramente inferiores a las de un sistema tradicional. Esto permite bajar el parámetro D/d a valores inferiores a 30 logrando niveles de seguridad iguales o superiores a los sistemas convencionales con relaciones de entre 20 y 30. Además, utilizando este tipo de cables o cintas el lubricante queda en el interior y no se dispersa por la instalación con el paso del tiempo y el transcurso de los ciclos del cable sobre la polea contribuyendo a lubricar mejor los hilos y cordones interiores aumentando la resistencia a la fatiga del sistema cable + limitador. La cubierta polimérica evita que los cordones exteriores metálicos rocen contra la garganta de la polea evitando toda abrasión y desgaste de los hilos exteriores gracias a la capa intermedia de material elástico incrementando la vida del cable y la polea a niveles que en la práctica suponen un sistema libre de mantenimiento.
En la presente invención el empleo de cable redondo conlleva el uso de una polea de superficie plana, convexa o cóncava. El citado cable redondo se puede utilizar con diferentes geometrías de garganta, pero el hecho de ser un cable cubierto de un material polimérico le confiere un elevado coeficiente de rozamiento con la garganta de la polea del elemento limitador de velocidad al que va asociado, lo que supone que se puedan utilizar gargantas especialmente poco agresivas con el cable, como son las semicirculares o semicirculares desfondadas. La utilización de este tipo de gargantas hace que la vida del cable se prolongue, puesto que la presión entre cable y polea se reparte de forma más uniforme que con otras geometrías, y no se producen zonas de concentraciones de presiones que pueden dañar el cable después de un número reducido de ciclos. Esto hace que la vida esperada del cable sea mucho más alta, y permite reducir o incluso eliminar el costo de las actividades de mantenimiento. Esto se contrapone a los sistemas limitadores convencionales, que presentan en su polea gargantas semientalladas y en "V" similares a las utilizadas en las gargantas de las poleas de tracción y por tanto sufrirán desgaste, siendo necesario realizar labores de inspección y mantenimiento para garantizar la capacidad de tracción del sistema limitador y por ende su sustitución ante niveles excesivos de desgaste. El presente sistema limitador, gracias al diseño y los materiales empleados, evita todo posible desgaste de la garganta de la polea del sistema limitador garantizando una vida efectiva mucho mayor que los sistemas convencionales y reduciendo al mínimo las labores de mantenimiento, pudiendo incluso llegar a ser libre de mantenimiento. Las poleas del elemento limitador empleadas para un cable podrán ser de material metálico o no, con diseño semicircular o semicircular con entalla con ángulo de garganta BETA = 0 o y un arco de abrazamiento del cable sobre la polea ALFA = 25-50°. En el caso de la cinta las poleas pueden ser de superficie plana, cóncava o convexa.
Así pues el diámetro del núcleo metálico del cable es aceptable en valores menores o iguales a 5 mm, preferentemente entre d=2 y 4 mm y el diámetro primitivo de la polea del elemento limitador es aceptable en valores menores o iguales a 150 mm, preferentemente entre D=75 y D=100 mm.
Para el caso de cintas planas éstas presentan un mínimo de dos cables metálicos internos con un diámetro comprendido entre d=0,01 y 2 mm, y un diámetro primitivo de la polea menor o igual a 100 mm.
En una posible realización alternativa se contempla que la polea pueda conformarse en material metálico y cuente en su garganta con un recubrimiento de material sintético y que el cable metálico carezca de recubrimiento alguno.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: Figura 1.- Muestra una sección de un tipo de cable.
Figura 2.- Representa otra sección posible de cable, en la que el cordón central ha sido sustituido por un cordón central de material textil o de material de alta resistencia, como el Kevlar u otro.
Figura 3. - Representa el cable mostrado en la figura 1 a su paso por dos poleas con diferentes tipos de gargantas, en este caso gargantas semicirculares o semicirculares con entalla.
Figuras 4a a 4c- Muestra diferentes posibles configuraciones de cables. Figuras 4d a 4e.- Muestran diferentes posibles configuraciones de cintas.
Figura 5.- Representa unas configuraciones posibles de sistema limitador de velocidad en el que el bucle del cable nace y muere en el elemento paracaídas situado en el chasis del grupo viajero, aunque otras configuraciones son posibles sin que las características principales del sistema se vean afectadas. El elemento limitador de velocidad está en un punto fijo de la instalación.
Figura 6.- Representa unas configuraciones posibles de sistema limitador de velocidad en el que el bucle del cable nace y muere en el elemento paracaídas situado en el chasis del grupo viajero, aunque otras configuraciones son posibles sin que las características principales del sistema se vean afectadas. En este caso el elemento limitador viaja solidario al grupo viajero.
Figura 7.- Representa unas configuraciones posibles del elemento tensor del cable aunque otras configuraciones son posibles sin que las características principales del sistema se vean afectadas.
Figura 8.- Representa un sistema limitador de velocidad en el que el elemento limitador de velocidad viaja solidario al grupo viajero pero a diferencia de los sistemas anteriormente citados el esfuerzo transmitido al elemento paracaídas es realizado por el mismo elemento limitador directamente. El cable en este caso tiene como función hacer girar la polea del elemento limitador para detectar de esta manera la velocidad lineal a la que viaja el elevador, generar la señal ante un evento de sobrevelocidad y aportar la fuerza necesaria al elemento limitador para activar el elemento paracaídas . Figura 9.- Representa es esquema de fuerzas que entran en juego en el momento de actuación del sistema limitador.
Figura 10.- Representa otra posibilidad del segundo tipo de sistema limitador.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
La figura 1 muestra un cable de hilos metálicos recubierto por una capa de material polimérico. El cable comprende un conjunto de hilos (1) metálicos, habitualmente de acero, que se agrupan según configuraciones geométricas de sección determinadas que posteriormente se hacen girar para conformar una hélice, construyéndose un cordón (3) . Los hilos (1) que conforman un cordón (3) pueden ser iguales, como se representa en la figura 1, o diferentes. Es habitual que los hilos se agrupen de forma concéntrica formando capas . Los diferentes cordones (3) se agrupan a su vez siguiendo un esquema de agrupación paralelo al descrito en el párrafo anterior, es decir, disponiéndose de una forma determinada en una sección y girando posteriormente para formar una hélice de cordones al igual que un cordón se forma mediante una hélice de hilos.
En la figura 1 se observan los cordones de hilos distribuidos en torno a un cordón de hilos central, mientras que en la figura 2 el cordón metálico central ha sido sustituido por un cordón central (4) de material textil o de material sintético de alta resistencia como el Kevlar u otro.
El núcleo metálico del cable conformado por la agrupación de cordones (3) se rodea por un recubrimiento de material polimérico (2) , por ejemplo poliuretano, que tiene una sección externa circular con un diámetro aproximado pero algo superior al diámetro mayor del núcleo metálico y por lo tanto lo recubre totalmente sin aumentar de forma significativa el diámetro del núcleo.
La figura 3 representa el cable mostrado en la figura 1 a su paso por las gargantas (5, 5') de diferentes poleas metálicas (2, 2') pertenecientes a un limitador de velocidad de los utilizados en los aparatos elevadores. Estas poleas pueden tener diferentes geometrías de garganta (5, 5'), aunque dadas las características del cable objeto de la invención es preferible su utilización en gargantas poco agresivas como las gargantas semicirculares (5) o las semicirculares con entalla (5')-
En la figura 4 c puede observarse una configuración en la que el diámetro del cordón central de la parte metálica del cable es de diámetro superior a los cordones exteriores. Este hecho garantiza que el material polímericos penetre entre los espacios generados entre los cordones exteriores aumentando la integridad del sistema, la unión física entre la parte metálica y el material polímero de la cubierta.
Se establece a continuación una comparación entre los parámetros característicos relativos a conjuntos cable- polea empleados en limitadores de velocidad convencionales con los correspondientes a conjuntos cable-polea objeto de la presente invención.
Las gargantas habitualmente utilizadas en el elemento limitador de velocidad convencional son de tipo semicircular con entalla con ángulos de garganta BETA de entre 100° y 105°, gargantas en "V" con o sin tratamiento de endurecimiento superficial con un ángulo de garganta GAMMA de entre 35 y 40°.
En un sistema convencional con polea de garganta semientallada de ángulo de garganta BETA=105° y un diámetro primitivo de 200 mm provoca una presión específica en el cable de un valor entre 3,5 y 7 N/mm2 dependiendo de la tensión proveniente de la polea tensora. Con esta configuración se alcanzan valores de coeficiente de fricción "f" de valor entre 0,4 y 0,5
(considerando un coeficiente de rozamiento entre el cable y la garganta de fundición de μ=0,2) logrando una capacitad de tracción de T1/T2 de valores entre 3,5 y 4. En un sistema convencional con polea de garganta en
"V" de 40° no endurecida y con entalla de ángulo BETA=105° y un diámetro primitivo de 200 mm, provoca una presión específica en el cable de un valor entre 4 y 8,5 N/mm2 dependiendo de la tensión proveniente de la polea tensora y el desgaste de la garganta de la polea. Con esta configuración se alcanzan valores de coeficiente de fricción "f" de valor entre 0,5 y 0,6 (considerando un coeficiente de rozamiento entre el cable y la garganta de fundición de μ=0,2) logrando una capacitad de tracción de T1/T2 de valores entre 6 y 6,5.
En un sistema convencional con garganta en "V" con un ángulo GAMMA=40° endurecida y un diámetro primitivo de 200 mm, provoca una presión específica en el cable de un valor entre 3,5 y 6,5 N/mm2 dependiendo de la tensión proveniente de la polea tensora. Con esta configuración se alcanzan valores de coeficiente de fricción "f" de valor entre 0,5 y 0,6 (considerando un coeficiente de rozamiento entre el cable y la garganta de fundición de μ=0,2) logrando una capacitad de tracción de T1/T2 de valores entre 6 y 6,5.
La presente invención utilizando cintas planas con cables metálicos en su interior presenta presiones específicas sobre dichos cables interiores de un valor entre 3 a 5 veces inferior, bajo las mismas condiciones de uso que los casos prácticos descritos anteriormente para alcanzar una capacidad de tracción similar a la alcanzada en dichos ejemplos. Preferentemente la cinta presentará un mínimo de dos cables metálicos internos de un diámetro de valores entre d=0,01 y 2 mm, y la polea del elemento limitador sería de superficie lisa, cóncava o convexa de un diámetro primitivo de valores menores o iguales a 100 mm.
La presente invención utilizando cables metálicos con hilos de una resistencia mayor de 2.000 N/mm2, y recubiertos de un material polímero, como por ejemplo poliuretano, presenta un coeficiente de rozamiento superior a los sistemas tradicionales alcanzando valores superiores a μ=0,4. Ensayos experimentales han dado resultados superiores μ=0,5. Esto confiere al sistema una capacidad de tracción T1/T2 de un valor superior a 8 siendo posible disminuir la tensión sobre el cable y por consiguiente disminuir la presión específica sobre el cable aumentando la vida efectiva del cable.
Un mecanismo limitador de acuerdo con esta invención que disponga de una polea de un material de fundición con garganta semicircular con un ángulo de arrollamiento de los cables sobre la polea ALFA=30° y un diámetro primitivo de la polea de 200 mm provoca una presión específica en la parte metálica de un cable de diámetro d=2 mm, de un valor entre 1,2 y 1,5 N/mm2 dependiendo de la tensión proveniente de la polea tensora, que en este caso sería inferior a la habitualmente utilizada en sistemas convencionales, este valor es claramente inferior a los alcanzados en sistemas convencionales, este hecho junto a los beneficios de ser un cable cubierto garantizaría una vida efectiva del sistema limitador prácticamente libre de mantenimiento.
Un mecanismo limitador de acuerdo con esta invención que disponga de una polea de un material de fundición con garganta semicircular con un ángulo ALFA=30° y un diámetro primitivo de 80 mm provoca una presión específica en la parte metálica de un cable de d=2 mm, de un valor entre 3 y 4 N/mm2 dependiendo de la tensión proveniente de la polea tensora, que en este caso sería inferior a la habitualmente utilizada en sistemas convencionales. Este valor es similar o inferior a los obtenidos en los sistemas tradicionales, este hecho junto a los beneficios de ser un cable cubierto garantizaría una vida efectiva del sistema similar o superior a un sistema limitador convencional.
Un sistema limitador con una configuración como la que aparece en la figura 6, en la que el sistema limitador viaja con el conjunto viajero, pero el cable es estático con un punto fijo de amarre en su parte superior y un peso en su parte inferior, con garganta semicircular de un ángulo ALFA=30° de un material de fundición y un diámetro primitivo de 80 mm, provoca una presión específica en la parte metálica de un cable de d=2 mm, de un valor entre 1 y 3 N/mm2 dependiendo de la tensión proveniente de la polea tensora, que en este caso sería inferior a la habitualmente utilizada en sistemas convencionales e incluso inferior a las configuraciones antes descritas. Este valor inferior a los obtenidos en los sistemas tradicionales junto a los beneficios de ser un cable cubierto garantizaría una vida efectiva del sistema superior a un sistema limitador convencional.
En las figuras 5 y 6 aparece un cable metálico de un sistema limitador compuesto por hilos de resistencia mayor de 2.000 N/mm2 y cuyo diámetro exterior es menor o igual a 5 mm y no está recubierto de material alguno. Este cable pasa por la garganta de la polea del elemento limitador que es metálica con una cubierta de material sintético, como por ejemplo poliuretano o resinas, con un diseño que aumenta el coeficiente de rozamiento entre cable y polea.
Como puede observarse en la Figura 9 la presente invención exige una tensión en el cable inferior a los sistemas convencionales que habitualmente necesitan una tensión de entre G=50 kg y 100 kg para configuraciones como las representadas en la Figura 5 y de entre G=25 kg y 50 kg para configuraciones como las representadas en la Figura 6.
Observando la Figura 9, para el tipo de configuración bucle , obtenemos : Fl+GR+G/2-T2=0
Considerando datos experimentales que apuntan a Tl/T2=8, necesitamos una tensión en el cable de valores entre 10 y 12 kg, dependiendo del recorrido de la instalación. El peso de un cable o cinta objeto de la presente invención es inferior a los cables convencionales y se sitúa en valores de entre 0,04 y 0,1 kg/m. Este hecho hace que los efectos de inercia para mover la masa del cable en las fases de aceleración y deceleración del ascensor sean menores. Observando la Figura 9, para el tipo de configuración en la que hay un solo largo de cable, obtenemos:
F1+GR+G-T2=0 Considerando datos experimentales que apuntan a
Tl/T2=10 (superior al caso anterior debido a que es posible aumentar el ángulo de abrazamiento del cable sobre la polea del elemento limitador) , necesitamos un tensión en el cable de valores entre 5 y 8 kg, dependiendo del recorrido de la instalación. Esta tensión es claramente inferior a los sistemas convencionales contribuyendo a que los efectos de la inercia se minimicen y disminuyendo la presión específica sobre el cable al pasar por las poleas. Por consiguiente la presente invención significa en la práctica un sistema prácticamente libre de mantenimiento.
La utilización de acero de alta resistencia en los cables contribuye también a alargar la vida de los mismos, puesto que su comportamiento a fatiga mecánica y desgaste mejora, contribuyendo al efecto descrito anteriormente .

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
1.- Cable para limitador de velocidad de ascensores caracterizado porque comprende hilos de acero (1) de alta resistencia mayor de 2000 N/mm2 agrupados en cordones (3) entre los que a su vez conforman un núcleo de diámetro menor o igual a 5 mm que está recubierto por completo por un material polimérico (2) que se introduce en los huecos definidos entre cordones (3) obteniendo una superficie exterior polimérica de diámetro ligeramente mayor al diámetro del núcleo.
2.- Cable para limitador de velocidad según reivindicación 1 caracterizado porque el diámetro del núcleo está comprendido entre 2 y 4 mm.
3. - Cable para limitador de velocidad según reivindicaciones 1 caracterizado porque el núcleo incorpora un cordón central (4) de material textil.
4. - Cable para limitador de velocidad según reivindicación 1 caracterizado porque el núcleo incorpora un cordón central (4) de material compuesto.
5.- Cinta para limitador de velocidad caracterizada porque dispone de al menos dos cables metálicos que comprende hilos de acero (1) de alta resistencia mayor de 2000 N/mm2 agrupados en cordones (3) que conforman correspondientes núcleos metálicos de diámetro comprendido entre 0,01mm y 2 mm y que están recubiertos por completo por un material polimérico (2) .
6. - Cinta para limitador de velocidad según reivindicación 5 caracterizada porque la superficie exterior de material polimérico de la cinta consiste en una superficie plana.
7.- Cinta para limitador de velocidad según reivindicación 5 caracterizada porque la superficie exterior de material polimérico de la cinta consiste en una superficie ondulada.
8. - Polea para limitador de velocidad de ascensores empleada con el cable descrito en las reivindicaciones 1 a 4 caracterizada porque presenta una garganta de diseño semicircular de elevado nivel de adherencia con ángulo de garganta BETA = 0° y un arco de abrazamiento del cable sobre la polea ALFA comprendido entre 25 y 50°, así como presenta un diámetro primitivo menor o igual a 150 mm.
9.- Polea para limitador de velocidad de ascensores según reivindicación 8 caracterizada porque la garganta presenta una entalla en su diseño semicircular.
10.- Polea para limitador de velocidad de ascensores según reivindicación 8 caracterizada porque su diámetro primitivo es menor de 100 mm.
11.- Polea para limitador de velocidad de ascensores empleada con la cinta descrita en la reivindicaciones 5 a 7 caracterizada porque su diámetro primitivo es menor o igual de 100 mm.
12.- Conjunto formado por cable y polea para limitador de velocidad caracterizados porque la polea que cuenta en su garganta con una capa de recubrimiento de material sintético y dispone de un diámetro primitivo menor o igual a 150 mm, y porque el cable comprende hilos de acero de alta resistencia mayor de 2000 N/mm2 agrupados en cordones entre los que a su vez conforman un núcleo de diámetro menor o igual a 5 mm.
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