DE10124362B4

DE10124362B4 - Zugelement für Aufzüge

Info

Publication number: DE10124362B4
Application number: DE10124362A
Authority: DE
Inventors: Pedro S. Farmington Baranda
Original assignee: Otis Elevator Co
Current assignee: Otis Elevator Co
Priority date: 1999-09-27
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2021-05-19
Also published as: DE10124362A1; US6295799B1

Abstract

Zugelement für ein Aufzugssystem, mit
einer Mehrzahl von Schnüren (26), die sich parallel sowie im Abstand voneinander erstrecken, sowie mit einem äusseren polymeren Überzug (28), der die mehreren Schnüre (26) umschließt,
wobei eine Schnur (26) aufweist:
eine Mehrzahl von Drähten (29, 31; 35; 202, 204), die zu einem zentralen Strang (27a; 37a; 200) geformt sind;
und eine zweite Mehrzahl von Drähten (29, 31; 206, 208), die zu einer Mehrzahl von äußeren Strängen (27b; 37b; 210) geformt sind, wobei die Stränge (27b; 37b; 210) um den zentralen Strang (27a; 37a; 200) herum angeordnet sind, um kollektiv mit dem zentralen Strang (27a; 37a; 200) die Schnur (26) zu bilden,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein innerer polymerer Überzug (212) den zentralen Strang (27a; 37a; 200) umschließt;
und dass das Material des inneren polymeren Überzugs (212), der den zentralen Strang umschließt, mit dem Material des äusseren polymeren...

Description

Die Erfindung befasst sich mit Aufzugsystemen und betrifft zum einen ein Zugelement für solche Aufzugsysteme gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs und zum anderen Verfahren zu deren Herstellung gemäß den Ansprüchen 17 und 19.
Ein herkömmliches Traktionsaufzugsystem beinhaltet eine Kabine, ein Gegengewicht, zwei oder mehr Seile, die die Kabine und das Gegengewicht miteinander verbinden, eine Traktionsscheibe zum Bewegen der Seile sowie eine Maschine zum rotationsmäßigen Bewegen der Traktionsscheibe. Die Seile sind aus gelegtem oder verdrilltem Stahldraht gebildet, und die Traktionsscheibe ist aus Gusseisen gebildet. Bei der Maschine kann es sich entweder um eine mit Getriebe versehene Maschine oder um eine getriebelose Maschine handeln. Eine Maschine mit Getriebe gestattet die Verwendung eines Motors mit höherer Drehzahl, der kompakter und weniger teuer ist, erfordert jedoch zusätzliche Wartung und zusätzlichen Platz.
Obwohl herkömmliche runde Stahlseile und Scheiben aus Gusseisen sich als sehr zuverlässig und kostenwirksam erwiesen haben, bestehen hinsichtlich ihres Einsatzes Einschränkungen. Eine solche Einschränkung liegt in den Traktionskräften zwischen den Seilen und der Traktionsscheibe. Diese Traktionskräfte können durch Erhöhen des Umschließungswinkels der Seile oder durch Hinterschneiden der Nuten in der Traktionsscheibe gesteigert werden. Beide Techniken vermindern jedoch die Lebensdauer der Seile als Ergebnis des höheren Verschleißes (Umschließungswinkel) oder des gesteigerten Seildrucks (Hinterschneidung). Ein weiteres Verfahren zur Erhöhung der Traktionskräfte besteht in der Verwendung von Auskleidungen aus einem synthetischen Material in den Nuten der Traktionsscheibe. Die Auskleidungen erhöhen den Rei bungskoeffizienten zwischen den Seilen und der Traktionsscheibe, während sie gleichzeitig den Verschleiß der Seile und der Traktionsscheibe auf ein Minimum reduzieren.
Eine weitere Einschränkung bei der Verwendung von runden Stahlseilen besteht hinsichtlich der Flexibilität und der Ermüdungseigenschaften von runden Stahldrahtseilen. Heutzutage schreiben Aufzugssicherheitscodes vor, dass jedes Stahlseil einen Minimumdurchmesser d (d_min = 8 mm für CEN (Europäisches Komitee für Normung); d_min = 9,5 mm (3/8 Inch) für ANSI (US-Institut für Normung)) aufweist und dass das Verhältnis D/d für Traktionsaufzüge größer oder gleich 40 ist (D/d ≥ 40), wobei D der Durchmesser der Traktionsscheibe ist. Dies führt dazu, dass der Durchmesser D für die Traktionsscheibe wenigstens 320 mm (380 mm für ANSI) beträgt. Je größer der Scheibendurchmesser D ist, desto größer ist das Drehmoment, das die Maschine zum Antrieben des Aufzugsystems aufbringen muss.
Ein weiterer Nachteil von herkömmlichen runden Seilen besteht darin, dass die Lebensdauer des Seils umso kürzer ist, je höher der Seildruck ist. Der Seildruck (P_Seil) wird beider Bewegung des Seils über die Scheibe erzeugt und ist direkt proportional zu dem Zug (F) in dem Seil sowie umgekehrt proportional zu dem Scheibendurchmesser D und dem Seildurchmesser d (P_Seil = F/(Dd)). Außerdem führt die Formgebung der Scheibennuten, einschließlich solcher Traktion steigernder Techniken wie eine Hinterschneidung der Scheibennuten, zu einer weiteren Erhöhung. des maximalen Seildrucks, dem das Seil ausgesetzt wird.

WO 99/43 885 A1 offenbart ein Zugelement für ein Aufzugsystem, welches eine Mehrzahl von Drähten, die zu einem zentralen Strang geformt sind, und eine zweite Mehrzahl von Drähten aufweist, die zu einer Mehrzahl von äußeren Strängen geformt sind und um den zentralen Strang herum angeordnet sind, um kollektiv mit dem zentralen Strang eine Schnur zu bilden. Eine Mehrzahl von Schnüren wird parallel und voneinander beabstandet angeordnet und von einer Kunststoffummantelung umschlossen. DE 2265434 C2 und DE-PS1 071 543 offenbaren Seile mit einem Seilkern, der aus einer Mehrzahl von inneren Strängen gebildet ist, die aus einer Mehrzahl von Drähten bestehen, und der von einer Kunststoffummantelung umschlossen ist. Außerhalb des Seilkerns und der Ummantelung ist eine Mehrzahl von äusseren Strängen angeordnet, die wiederum aus einer Mehrzahl von Drähten bestehen, wobei die Ummantelung derart ausgestaltet wird, dass sich die äusseren Stränge der Mehrzahl von äusseren Strängen nicht berühren.

In Anbetracht der vorstehend beschriebenen Probleme und Einschränkungen besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Flachseil und ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben, so dass die Lebensdauereigenschaften der Flachseile effizient und dauerhaft sind.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Zugelement nach Anspruch 1 und durch die Verfahren gemäß Anspruch 17 und 19.

Gemäß der Erfindung weist ein bevorzugtes Zugelement für einen Aufzug ein Längenverhältnis von größer als 1 auf, wobei das Längenverhältnis definiert ist als das Verhältnis der Zugelementbreite w zu dessen Dicke t (Längenverhältnis = w/t). Gemäß. einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung profitieren andere Seile als Flachseile, wie z.B. Rundseile, von einer der Konfigurationen gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ein Merkmal eines Ausführungsbeispiels der Erfindung besteht in der flachen Ausbildung des Zugelements. Die Steigerung des Längenverhältnisses führt zu einem Zugelement, das eine durch die Breitendimension definierte Eingriffsfläche aufweist, die zur Verteilung des Seildrucks optimiert ist. Somit wird der Maximaldruck innerhalb des Zugelements minimiert. Durch Steigern des Längenverhältnisses gegenüber einem runden Seil, das ein Längenverhältnis von gleich 1 besitzt, läßt sich die Dicke des Zugelements vermindern, während gleichzeitig eine konstante Querschnittsfläche des Zugelements aufrechterhalten wird.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung weist das Zugelement eine Mehrzahl von einzelnen Last tragenden Schnüren bzw. Cords auf, die in eine gemeinsame Überzugsschicht eingebettet sind. Die Überzugsschicht trennt die einzelnen Schnüre voneinander und bildet eine Eingriffsfläche für den Eingriff mit einer Traktionsscheibe.
Aufgrund der Konfiguration des Zugelements kann der Seildruck gleichmäßiger über das gesamte Zugelement verteilt werden. Als Ergebnis hiervon wird der maximale Seildruck im Vergleich zu mit herkömmlichen Seilen ar beitenden Aufzügen mit ähnlicher Lastaufnahmekapazität beträchtlich reduziert. Außerdem wird der wirksame Seildurchmesser "d" (gemessen in Biegerichtung) für die entsprechende Lastaufnahmekapazität vermindert. Somit lassen sich kleinere Werte für den Scheibendurchmesser "D" ohne Reduzierung des Verhältnisses D/d erzielen. Außerdem gestattet eine Minimierung des Durchmessers D der Scheibe die Verwendung von weniger teueren, kompakteren Motoren mit hoher Drehzahl als Antriebsmaschine ohne Notwendigkeit für ein Getriebe.
Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die einzelnen Schnüre aus Strängen aus metallischem Material, organischem Fasermaterial oder einer Kombination von beiden gebildet. Durch Integration von Schnüren mit den Gewichts-, Festigkeits-, Lebensdauer- und insbesondere den Flexibilitätseigenschaften von geeignet dimensionierten und ausgebildeten Materialien in das Zugelement der vorliegenden Erfindung läßt sich der annehmbare Traktionsscheibendurchmesser weiter reduzieren, während der maximale Seildruck innerhalb akzeptabler Grenzen gehalten werden kann. Wie vorstehend erwähnt wurde, reduzieren kleinere Scheibendurchmesser das erforderliche Drehmoment der die Scheibe antreibenden Maschine und erhöhen die Rotationsgeschwindigkeit. Aus diesem Grund können kleinere und kostengünstigere Maschine zum Antreiben des Aufzugsystems verwendet werden.
Zur weiteren Verbesserung der Betriebslebensdauer des Zugelements werden die bei der Erfindung verwendeten einzelnen Schnüre behandelt, um Reibverschleiß zu vermeiden. Diese Behandlung findet auf zwei Ebenen statt. Erstens verwenden die äußeren Stränge Drähte, die dünner sind als bei dem zentralen Strang. Aufgrund dieses Unterschieds wird zwischen den äußeren Strängen ein Spalt gebildet. Bei der Bildung des Seilmantels um die ge wünschte Anzahl von Schnüren herum dringt der Seilmantel somit in einem ausreichenden Ausmaß in den Spalt zwischen den äußeren Strängen ein, um eine Berührung von Strang zu Strang zu verhindern und einen Reibverschleiß zu vermeiden. Dies ist wirksam und sorgt für eine lange, flexible Betriebslebensdauer des Zugelements. Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Zugelement mit einer noch höheren Lebensdauer oder einer noch höheren Gewichtseinstufung geschaffen. Zu diesem Zweck lehrt die Erfindung die Ausbildung eines polymeren Mantels um den zentralen Strang in jeder Schnur, bevor die äußeren Stränge um den zentralen Strang herum gewunden werden. Dadurch wird die Berührung zwischen den äußeren Strängen und dem zentralen Strang in jeder Schnur vermindert, und es kommt zu keinem Reibverschleiß zwischen diesen. Dies ermöglicht entweder eine höhere Gewichtsaufnahmekapazität für das diese Technologie verwendende Zugelement oder eine längere Betriebslebensdauer eines solchen Zugelements. In beiden Fällen hat die Industrie beträchtliche Vorteile. Eine Beschichtung eines inneren Strangs gemäß der vorliegenden Erfindung ist bei allen Zugelementen einschließlich flachen Zugelementen und runden Zugelementen anwendbar, wobei die Erfindung nicht darauf eingeschränkt werden soll. Da flache Zugelemente aus anderen Gründen bevorzugt werden, wird die Erfindung nachfolgend unter Bezugnahme auf solche flache Zugelemente erläutert. Der Fachmann wird hierdurch in die Lage versetzt, die vorliegende Erfindung an flachen oder runden Zugelementen (oder anderen Formgebungen) durchzuführen.
Das Zugelement wird vorliegend zwar in erster Linie als Traktionsvorrichtung zur Verwendung in einer Aufzugsanwendung mit einer Traktionsscheibe beschrieben, jedoch kann das Zugelement auch bei solchen Aufzuganwendungen von Nutzen sein und Vorteile zeigen, die keine Traktionsscheibe zum Antreiben des Zugelements verwenden, wie z.B. bei Aufzugsystemen mit indirektem Seileinsatz, Aufzugsystemen mit Linearmotorantrieb oder Eigenantrieb-Aufzügen mit Gegengewicht. Bei diesen Anwendungen kann die reduzierte Größe der Scheibe von Nutzen sein, um die Platzerfordernisse für das Aufzugsystem zu vermindern.
Die Erfindung stellt ein Zugelement gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 zur Verfügung. Ferner stellt die Erfindung Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemäßen Zugelements gemäß den Merkmalen der Ansprüche 17 und 19 zur Verfügung.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Perspektivansicht eines Aufzugsystems;
2 eine im Schnitt dargestellte Seitenansicht des Traktionsantriebs unter Darstellung eines Zugelements und einer Traktionsscheibe;
3 eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Einzelschnur gemäß der Erfindung, die sechs Stränge aufweist, die um einen zentralen Strang verdrillt sind;
4 eine vergrößerte Querschnittsansicht einer alternativen Einzelschnur gemäß der Erfindung;
5 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines weiteren alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung;
6 eine schematische Querschnittsansicht einer Einzelschnur, die einen inneren polymeren Mantel um ihren zentralen Strang herum aufweist; und
7 eine schematische Querschnittsansicht eines Flachseils zur Erläuterung von verschiedenen dimensionsmäßigen Eigenschaften desselben.
In 1 ist ein Traktionsaufzugsystem 12 dargestellt. Das Aufzugssystem 12 beinhaltet eine Kabine 14, ein Gegengewicht 16, einen Traktionsantrieb 18 sowie eine Maschine 20. Der Traktionsantrieb 18 weist ein Zugelement 22, das die Kabine 14 und das Gegengewicht 16 miteinander verbindet, sowie eine Traktionsscheibe 24 auf. Das Zugelement 22 befindet sich in Eingriff mit der Traktionsscheibe 24, so dass durch Rotation der Scheibe 24 das Zugelement 22 und dadurch wiederum die Kabine 14 und das Gegengewicht 16 bewegt werden. Die Maschine 20 befindet sich in Eingriff mit der Scheibe 24, um diese rotationsmäßig zu bewegen. Die Maschine ist zwar als eine mit Getriebe versehene Maschine 20 dargestellt, wobei es sich jedoch versteht, dass diese Konfiguration lediglich der Erläuterung dient und die vorliegende Erfindung sowohl bei Maschinen mit Getriebe als auch bei getriebelosen Maschinen Verwendung finden kann.
Das Zugelement 22 und die Scheibe 24 sind in 2 detaillierter dargestellt. Bei dem Zugelement 22 handelt es sich um eine einzige Vorrichtung, bei der eine Mehrzahl von Schnüren 26 in eine gemeinsame Überzugsschicht 28 integriert ist. Jede der Schnüre 26 ist aus vorzugsweise sieben verdrillten Strängen gebildet, von denen jeder aus sieben verdrillten Metalldrähten gebildet ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt bzw. Hartstahl verwendet. Der Stahl ist vorzugsweise kaltgezogen und galvanisiert, um die anerkannten Eigenschaften von Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit dieser Prozesse zu erzielen. Bei der Überzugsschicht handelt es sich vorzugsweise um ein Polyurethanmaterial, das eine flammhemmende Zusammensetzung aufweisen kann.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie es in 3 gezeigt ist, weist jeder Strang 27 einer Schnur 26 sieben Drähte auf, wobei sechs der Drähte 29 um einen zentralen Draht 31 verdrillt sind. Jede Schnur 26 weist einen zentral angeordneten Strang 27a sowie sechs zusätzliche äußere Stränge 27b auf, die um den zentralen Strang 27a verdrillt sind. Vorzugsweise ist das Verdrillungsmuster der den zentralen Strang 27a bildenden Einzeldrähte 29 derart, dass diese in einer Richtung um den zentralen Draht 31 des zentralen Strangs 27a verdrillt sind, während die Drähte 29 der äußeren Stränge 27b in der entgegengesetzten Richtung um den zentralen Draht 31 der äußeren Stränge 27b verdrillt sind. Die äußeren Stränge 27b sind in derselben Richtung um den zentralen Strang 27a verdrillt, in der die Drähte 29 um den zentralen Draht 31 in dem Strang 27a verdrillt sind. Zum Beispiel weisen die einzelnen Stränge bei einem Ausführungsbeispiel den zentralen Draht 31 in dem zentralen Strang 27a auf, wobei die sechs verdrillten Drähte 29 desselben im Uhrzeigersinn verdrillt sind; die Drähte 29 in den äußeren Strängen 27b sind um ihre jeweiligen einzelnen zentralen Drähte 31 im Gegenuhrzeigersinn verdrillt, während auf der Ebene der Schnur 26 die äußeren Stränge 27b im Uhrzeigersinn um den zentralen Strang 27a verdrillt sind. Die Verdrillungsrichtungen verbessern die Eigenschaften der Lastaufteilung auf alle der Drähte der Schnur.
Es ist von wesentlicher Bedeutung für den Erfolg des flach ausgebildeten Ausführungsbeispiels der Erfindung, Drahtmaterial von sehr kleiner Größe zu verwenden. Jeder Draht 29 und 31 besitzt einen Durchmesser von weniger als 0,25 mm, wobei der Durchmesser vorzugsweise im Bereich von etwa 0,10 mm bis 0,20 mm liegt. Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel weisen die Drähte einen Durchmesser von 0,175 mm auf. Die geringen Größen der vorzugsweise verwendeten Drähte tragen zu dem Vorteil bei, dass eine Traktionsscheibe kleineren Durchmessers verwendet werden kann. Der einen kleineren Durchmesser aufweisende Draht kann dem Biegeradius einer Scheibe mit kleinerem Durchmesser (einem Durchmesser von etwa 100 mm) Stand halten, ohne dass eine zu hohe Belastung auf die Stränge des Flachseils ausgeübt wird. Aufgrund der Integration einer Mehrzahl kleiner Schnüre 26 vorzugsweise mit einem Gesamtdurchmesser von etwa 1,6 mm bei diesem speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung in einen Flachseil-Elastomer, wird der auf jede Schnur wirkende Druck im Vergleich zu Seilen des Standes der Technik beträchtlich vermindert. Der auf die Schnur wirkende Druck wird für eine bestimmte Last und einen bestimmten Drahtquerschnitt wenigstens in einem Ausmaß von n^–1/2 reduziert, wobei n die Anzahl der parallelen Schnüre in dem Flachseil ist.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel, wie es in 4 gezeigt ist, verwendet der zentrale Draht 35 des zentralen Strangs 37a jeder Schnur 26 einen größeren Durchmesser. Wenn z.B. die Drähte 29 des vorausgehenden Ausführungsbeispiels (0,175 mm) verwendet werden, hätte der zentrale Draht 35 lediglich des zentralen Strangs aller Schnüre einen Durchmesser von etwa 0,20 bis 0,22 mm. Die Wirkung einer derartigen Änderung des Durchmessers des zentralen Drahts besteht in der Reduzierung des Kontakts zwischen den den Draht 35 umgebenden Drähten 29 sowie in einer Reduzierung des Kontakts zwischen den Strängen 37b, die um den Strang 37a verdrillt sind. Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser der Schnur 26 geringfügig größer als bei dem vorausgehenden Beispiel mit 1,6 mm.
Bei einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie es in 5 dargestellt ist, ist das Konzept des zweiten Ausführungsbeispiels dahingehend erweitert, dass der Kontakt von Draht zu Draht und von Strang zu Strang noch weiter reduziert ist. Es werden drei verschiedene Größen von Drähten verwendet, um die erfindungsgemäßen Schnüre zu bilden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der größte Draht der zentrale Draht 202 in dem zentralen Strang 200. Die Drähte 204 mit mittlerem Durchmesser sind um den zentralen Draht 202 des zentralen Strangs 200 herum angeordnet und bilden somit Bestandteil des zentralen Strangs 200. Dieser Draht 204 mit mittlerem Durchmesser wird auch für den zentralen Draht 206 aller äußeren Stränge 210 verwendet. Die verwendeten Drähte mit dem kleinsten Durchmesser sind mit dem Bezugszeichen 208 bezeichnet. Diese umschließen jeden Draht 206 in jedem äußeren Strang 210. Alle der Drähte bei diesem Ausführungsbeispiel besitzen immer noch einen Durchmesser von weniger als 0,25 mm. In einem repräsentativen Ausführungsbeispiel können die Drähte 202 einen Durchmesser von 0,21 mm, die Drähte 204 einen Durchmesser von 0,19 mm, die Drähte 206 einen Durchmesser von 0,19 mm und die Drähte 208 einen Durchmesser von 0,175 mm aufweisen. Es ist zu erkennen, dass bei diesem Ausführungsbeispiel die Drähte 204 und 206 gleiche Durchmesser aufweisen und lediglich deshalb mit verschiedenen Bezugszeichen bezeichnet sind, um positionsmäßige Information zu schaffen. Es ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, dass die Drähte 204 und 206 identischen Durchmesser aufweisen. Alle der genannten Durchmesser der vorgesehenen Drähte sind lediglich als Beispiel zu verstehen, wobei diese im Hinblick auf das Verbindungsprinzip derart neu angeordnet werden könnten, dass der Kontakt unter den äußeren Drähten des zentralen Strangs reduziert ist, dass der Kontakt unter den äußeren Drähten der äußeren Stränge reduziert ist und auch der Kontakt unter den äußeren Strängen vermindert ist. Bei dem gegebenen Beispiel beträgt der zwischen den äußeren Drähten der äußeren Stränge erzielte Raum 0,014 mm (wobei dies lediglich als Beispiel genannt ist). Dies ist ausreichend, damit die gemeinsame Überzugsschicht 28 in diesen Spalt eindringen kann und eine Berührung zwischen den äußeren Strängen verhindern kann.
Dies erhöht zwar die Seillebensdauer in dramatischer Weise aufgrund des reduzierten Reibverschleißes zwischen den äußeren Strängen, jedoch erfahren die Stränge des Zugelements immer noch Reibverschleiß zwischen den äußeren Strängen und dem zentralen Strang, wo eine Berührung stattfindet. Das Vermeiden von Reibverschleiß in diesem Bereich kann die nutzbare Lebensdauer weiter verbessern oder eine Einstufung sowohl von flachen Zugelementen als auch von nicht flachen Zugelementen für höhere Belastungen gestatten. Wie unter Bezugnahme auf 6 zu sehen ist, wird der zentrale Strang 200 vorab mit einem polymeren Mantel 212 beschichtet, bevor die äußeren Stränge 210 um diesen herum gewickelt werden. Der polymere Mantel 212 kann als Extrusionsteil aus einem thermoplastischen Material oder durch Vorimprägnieren und Aushärten eines unter Wärme aushärtenden Materials gebildet sein, wobei es sich z.B. um typische Gummiprodukte handelt. Durch Verwendung von Polyurethan oder einem anderen Material, das mit der gemeinsamen Überzugsschicht 28 kompatibel ist, wird ein Schmelzen des polymeren Mantels 212 in Berührung mit der gemeinsamen Überzugsschicht 28 ermöglicht. Hierbei handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann ein modifiziertes Polyamid oder ein Polyacetalmaterial mit geringer Reibung für den polymeren Mantel 212 verwendet werden. Solche Materialien mit geringer Reibung sorgen für eine interne Schmierung für die einzelnen Stränge und führen letztendlich zur Schaffung eines Zugelements mit beträchtlich verbesserter Betriebslebensdauer oder der Eignung für eine höhere Gewichtseinstufung. Es ist darauf hinzuweisen, dass der Mantel 212 zwar in Bezug auf die Verwendung bei einer Schnur beschrieben worden ist, die unterschiedliche Draht- und Strangdurchmesser aufweist, jedoch ist das Konzept des Mantels 212 in vollster Weise auch bei jedem beliebigen anderen der hierin beschriebenen Schnur-Ausführungsbeispiele verwendbar.
Die Schnüre 26 besitzen dieselbe Länge, sind innerhalb der Überzugsschicht 28 in Breitenrichtung im wesentlichen gleichmäßig voneinander beabstandet, sowie entlang der Längsabmessung geradlinig angeordnet. Die Überzugsschicht 28 ist aus einem Polyurethanmaterial gebildet, vorzugsweise einem thermoplastischen Urethan, das auf sowie durch die mehreren Schnüre 26 hindurch derart extrudiert ist, dass jede der einzelnen Schnüre 26 relativ zu den anderen Schnüren 26 gegen Längsbewegung festgelegt ist. Transparentes Material stellt eine alternative Ausführungsform dar, die von Vorteil sein kann, da sie eine visuelle Inspektion des Flachseils vereinfacht. Von der Konstruktion her ist die Farbe natürlich irrelevant. Es können auch andere Materialien für die Überzugsschicht 28 verwendet werden, wenn diese zur Erfüllung der erforderlichen Funktionen der Überzugsschicht ausreichend sind, und zwar hinsichtlich Traktion, Verschleiß, Übertragung von Traktionsbelastungen auf die Schnüre 26 sowie Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse. Es ist ferner darauf hinzuweisen, dass bei Verwendung von anderen Materialien, die die mechanischen Eigenschaften eines thermoplastischen Urethans nicht erfüllen oder übersteigen, der zusätzliche Vorteil der Erfindung einer dramatischen Reduzierung des Scheibendurchmessers möglicherweise nicht vollständig erreicht werden kann. Mit den mechanischen Eigenschaften von thermoplastischem Urethan kann der Scheibendurchmesser auf 100 mm oder weniger reduziert werden. Die Überzugsschicht 28 bildet eine Eingriffsfläche 30, die mit einer entsprechenden Fläche der Traktionsscheibe 24 in Berührung steht.
Wie in 7 deutlicher zu sehen ist, besitzt das Zugelement 22 eine Breite w gemessen in seitlicher Richtung relativ zu der Länge des Zugelements 22, und eine Dicke t1 gemessen in Biegerichtung des Zugelements 22 um die Scheibe 24. Jede der Schnüre 26 weist einen Durchmesser d auf, wobei die Schnüre durch eine Distanz s voneinander beabstandet sind. Ferner ist die Dicke der Überzugsschicht 28 zwischen den Schnüren 26 und der Eingriffsfläche 30 als t2 definiert und zwischen den Schnüren 26 und der gegenüberliegenden Oberfläche als t3 definiert, und zwar derart, dass t1 = t2 + t3 + d.
Die Gesamtabmessungen des Zugelements 22 führen zu einem Querschnitt mit einem Längenverhältnis, das viel größer ist als 1, wobei das Längenverhältnis definiert ist als das Verhältnis der Breite w zu der Dicke t1 oder (Längenverhältnis = w/t1). Ein Längenverhältnis von 1 entspricht einem kreisförmigen Querschnitt, wie er bei herkömmlichen runden Seilen üblich ist. Je höher das Längenverhältnis ist, desto flacher ist das Zugelement 22 im Querschnitt. Durch die flache Ausbildung des Zugelements 22 wird die Dicke t1 auf ein Minimum reduziert und die Breite w des Zugelements 22 maximiert, ohne dass hierdurch Einbußen in der Querschnittsfläche oder in der Lastaufnahmekapazität entstehen. Diese Konfiguration führt zu einer Verteilung des Seildrucks über die Breite des Zugelements 22 und reduziert den maximalen Seildruck relativ zu einem runden Seil mit vergleichbarer Querschnittsfläche und vergleichbarer Lastaufnahmekapazität. Wie in 2 gezeigt ist, beträgt bei dem Zugelement 22, das fünf einzelne Schnüre 26 in der Überzugsschicht 28 angeordnet aufweist, das Längenverhältnis mehr als 5. Obwohl in der Darstellung das Längenverhältnis größer als 5 ist, ist man der Ansicht, dass sich Vorteile auch schon bei Zugelementen mit Längenverhältnissen von mehr als 1 (bzw. im Längenverhältnis-Bereich von 1 bis 5) und insbesondere schon für Längenverhältnisse von größer als 2 (bzw. im Längenvehältnis-Bereich von 2 bis 5) ergeben.
Die Beabstandung s zwischen einander benachbarten Schnüren 26 ist von den bei dem Zugelement 22 verwendeten Materialien und Herstellungsprozessen sowie von der Verteilung der Seilbelastung über das Zugelement 22 abhängig. Im Hinblick auf das Gewicht ist es wünschenswert, die Beabstandung s zwischen einander benachbarten Schnüren 26 zu minimieren, um dadurch die Menge an Überzugsmaterial zwischen den Schnüren 26 zu reduzieren. Die Berücksichtigung der Seilspannungsverteilung kann jedoch die Nähe begrenzen, in der die Schnüre 26 nebeneinander angeordnet werden können, um übermäßige Belastungen in der Überzugsschicht 28 zwischen einander benachbarten Schnüren 26 zu vermeiden. Auf der Basis dieser Überlegungen kann die Beabstandung für die jeweiligen Lastaufnahmeerfordernisse optimiert werden.
Die Dicke t2 der Überzugsschicht 28 ist von der Seilspannungsverteilung sowie von den Verschleißeigenschaften des Materials der Überzugsschicht 28 abhängig. Wie bereits erwähnt wurde, ist es wünschenswert, übermäßige Spannungen in der Überzugsschicht 28 zu vermeiden, während gleichzeitig ausreichend Material vorgesehen wird, um die erwartete Lebensdauer des Zugelements 22 zu maximieren.
Die Dicke t3 der Überzugsschicht 28 ist von dem Einsatz des Zugelements 22 abhängig. Wie in 1 dargestellt ist, bewegt sich das Zugelement 22 über eine einzige Scheibe 24, so dass die obere Oberfläche 32 nicht mit der Scheibe 24 in Eingriff tritt. Bei dieser Anwendung kann die Dicke t3 sehr dünn sein, obwohl sie ausreichend sein muss, um der Belastung bei der Bewegung des Zugelements 22 über die Scheibe 24 Stand zu halten. Es kann auch wünschenswert sein, die Oberfläche 32 des Zugele ments 22 mit Nuten auszubilden, um die Spannung in der Dicke t3 zu vermindern. Andererseits kann eine Dicke t3 entsprechend der Dicke t2 erforderlich sein, wenn das Zugelement 22 in einem Aufzugssystem verwendet wird, bei dem ein umgekehrtes Biegen des Zugelements 22 um eine zweite Scheibe erforderlich ist. Bei dieser Anwendung handelt es sich sowohl bei der oberen Oberfläche 32 als auch bei der unteren Oberfläche 30 des Zugelements 22 um Eingriffsflächen, die denselben Erfordernissen hinsichtlich Verschleiß und Spannungen ausgesetzt sind. Für beide Anwendungen ist es bevorzugt, die untere Oberfläche 30 für die Traktion mit Nuten auszubilden.
Der Durchmesser d der einzelnen Schnüre 26 sowie die Anzahl der Schnüre 26 sind von der speziellen Anwendung abhängig. Es ist wünschenswert, die Dicke d so klein wie möglich zu halten, wie dies vorstehend erläutert wurde, um die Flexibilität zu maximieren sowie die Spannungen in den Schnüren 26 zu minimieren.

Claims

Zugelement für ein Aufzugssystem, mit einer Mehrzahl von Schnüren (26), die sich parallel sowie im Abstand voneinander erstrecken, sowie mit einem äusseren polymeren Überzug (28), der die mehreren Schnüre (26) umschließt, wobei eine Schnur (26) aufweist: eine Mehrzahl von Drähten (29, 31; 35; 202, 204), die zu einem zentralen Strang (27a; 37a; 200) geformt sind; und eine zweite Mehrzahl von Drähten (29, 31; 206, 208), die zu einer Mehrzahl von äußeren Strängen (27b; 37b; 210) geformt sind, wobei die Stränge (27b; 37b; 210) um den zentralen Strang (27a; 37a; 200) herum angeordnet sind, um kollektiv mit dem zentralen Strang (27a; 37a; 200) die Schnur (26) zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass ein innerer polymerer Überzug (212) den zentralen Strang (27a; 37a; 200) umschließt; und dass das Material des inneren polymeren Überzugs (212), der den zentralen Strang umschließt, mit dem Material des äusseren polymeren Überzugs (28), der die mehreren Schnüre (26) umschließt, kompatibel ist.
Zugelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere (212) und äussere polymere Überzug (28) miteinander verschmolzen sind.
Zugelement nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement eine größere Breite (W) als Dicke (t₁) aufweist.
Zugelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnüre (26) entlang der Breite (W) des Zugelements im Wesentlichen gleichmäßig beabstandet sind.
Zugelement nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Strang (27a; 37a; 200) einen zentralen Draht (31; 35; 202) und eine Mehrzahl äußerer Drähte (29; 204) aufweist.
Zugelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren äußeren Drähte (29; 204) um den zentralen Draht (31; 35; 202) herum gelegt sind.
Zugelement nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Draht (202) des zentralen Stranges (200) einen Durchmesser von ca. 0,21 mm aufweist und die mehreren äußeren Drähte (204) des zentralen Stranges (202) einen Durchmesser von ca. 0,19 mm aufweisen.
Zugelement nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Stränge (27b; 37b) jeweils einen zentralen Draht (31) und eine Mehrzahl äußerer Drähte (29) aufweisen.
Zugelement nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren äußeren Drähte (29) der äußeren Stränge (27b; 37b; 210) um den zentralen Draht (31) der äußeren Stränge (27b; 37b; 210) herum gelegt sind.
Zugelement nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Draht (31; 206) der äußeren Stränge (27b; 37b; 210) einen Durchmesser von ca. 0,19 mm aufweist.
Zugelement nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Drähte (29; 208) der äußeren Stränge (27b; 37b; 210) einen Durchmesser von ca. 0,175 mm aufweisen.
Zugelement nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der den zentralen Strang (200) umschließende innere polymere Überzug (212) aus Polyurethan besteht.
Zugelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der den zentralen Strang (200) umschließende innere polymere Überzug (212) aus Polyamid besteht.
Zugelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der den zentralen Strang (200) umschließende innere polymere Überzug (212) aus Polyacetal besteht.
Zugelement nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der den zentralen Strang (200) umschließende innere polymere Überzug (212) den Kontakt zwischen den äußeren Strängen (210) und dem zentralen Strang (200) reduziert.
Zugelement nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der die mehreren Schnüre (26) umschließende äussere polymere Überzug (28) aus Polyurethan besteht.
Verfahren zum Bilden eines Zugelements nach einem der vorausgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Bilden des zentralen Strangs (27a; 37a; 200) und der äußeren Stränge (27b; 37b; 210); Extrudieren eines inneren polymeren Überzugs (212) um den zentralen Strang herum; Positionieren der äußeren Stränge um den zentralen Strang herum zum Bilden einer Schnur (26); Positionieren von mehreren Schnüren parallel zueinander sowie im Abstand voneinander; und Überziehen der Schnüre mit einem gemeinsamen äusseren polymeren Überzug (28), der ein Material aufweist, das zu dem Material des inneren polymeren Überzugs (212) kompatibel ist.
Verfahren nach Anspruch 17, das ferner folgenden Schritt aufweist: Der innere (212) und äussere polymere Überzug (28) werden miteinander verschmolzen.
Verfahren zum Bilden eines Zugelements nach einem der vorausgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Bilden des zentralen Strangs (27a; 37a; 200) und der äußeren Stränge (27b; 37b; 210); Vorimprägnieren und Aushärten des zentralen Strangs unter Verwendung eines unter Wärmeeinwirkung aushärtenden Materials zum Bilden eines inneren Überzugs; Positionieren der äußeren Stränge um den zentralen Strang herum zum Bilden einer Schnur (26); Positionieren von mehreren Schnüren (26) parallel zueinander sowie in voneinander beabstandeter Weise; und Überziehen der Schnüre (26) mit einem gemeinsamen, äusseren Überzug (28), dessen Material mit dem Material des inneren Überzugs kompatibel ist.