EP0633350A1 - Câble de levage - Google Patents

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EP0633350A1
EP0633350A1 EP94470019A EP94470019A EP0633350A1 EP 0633350 A1 EP0633350 A1 EP 0633350A1 EP 94470019 A EP94470019 A EP 94470019A EP 94470019 A EP94470019 A EP 94470019A EP 0633350 A1 EP0633350 A1 EP 0633350A1
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EP
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strands
cable
outer strands
cables
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EP94470019A
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Jean-Pierre Damien
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Trefileurope France SA
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Definitions

  • the present invention relates to multi-strand lifting cables, in particular intended to work in adhesion transmission, such as cables for elevators.
  • These cables are currently formed either entirely with outer strands and steel core, or with outer metallic strands and non-metallic or partially metallic central core.
  • the core must ensure a correct geometry of the architecture of the external strands that it supports, and in particular ensure a sufficient functional clearance between these strands to prevent them from coming into intimate mutual contact, which would cause friction and wear of the wires. in contact, with risks of seizure, indentation, contact corrosion and rupture.
  • the steel core makes it possible to ensure this correct geometry, since the core is not radially deformable.
  • the linear mass of these all-steel cables is significant.
  • the outer strands also being made of steel (therefore also not very radially deformable), the contact pressures exerted by these outer strands on the core are very high, in particular during winding on pulleys or drums. This results in risks of wear and indentation between the outer strands and the core. Likewise, the high contact pressure of the outer strands on the pulleys or drums can cause them to deteriorate.
  • the cables are generally mounted on the same drive pulley in the form of several cables, or "strands", parallel. So that the total load is durably distributed over all these strands, it is necessary that all of the strands have a homogeneity of behavior in service, in particular as regards their diameter and, correspondingly, their permanent elongation. Indeed, for the tensions of each of the strands to be equivalent, it is imperative that their diameters are equal and constant. If this is not the case, some strands are in tension and others are relaxed, which generates vibrations and differential crawling (localized catching up of the displacement of one strand relative to the other) which cause l wear of the driving pulley cables and grooves.
  • cables with a sisal core have the drawback of their diametrical irregularity and their compressibility under tension and under the associated alternating tension-bending operating cycles, which cause variations in elongation and their consequences indicated below. -above.
  • the object of the invention is to propose a new lifting cable, particularly suitable for lifts or similar lifting devices, which makes it possible to solve the various problems indicated above, has very good regularity in diameter, reduced permanent elongation, and does not does not cause deterioration of the winding members of this cable.
  • the present invention relates to a cable comprising a plurality of outer strands formed with metal wires, these strands being wired on a central core.
  • this cable is characterized in that the outer strands are formed from at least one layer of metallic wires stranded on a core of synthetic material, and according to a pitch analogous to that of the strands from which the core is formed. -even.
  • the core of the cable is entirely metallic, or mixed, that is to say made up of both metallic strands and plastic elements.
  • the cable according to the invention thus has a high geometric stability, thanks to the metallic core which is very little compressible, and therefore a notably reduced permanent elongation in service. Its linear mass is equal to, or at least very close to, that of an equivalent cable with metallic outer strands on textile fiber core natural, and therefore lower than that of an entirely metallic cable of the same diameter.
  • the synthetic plastic material of the core of the outer strands allows them to deform during winding on pulleys or drums, taking on the shape of the groove where the cable rests. This ensures an almost ideal distribution of contact pressures, therefore a strong reduction of these pressures between the outer strands and the core, which reduces the risk of indentation since the core strands and these outer strands are wound in a not analogous. A strong reduction in pressure thus also takes place between the outer strands and the winding members, which reduces the risk of damage to these members. This results in a fatigue life of the cable according to the invention very much improved compared to that of a cable on a textile core.
  • the manufacturing tolerance on the cable diameter can be significantly reduced, going to -0.3% of the nominal diameter, against - 0, + 5 or 6% for a textile core cable.
  • the cable 1 comprises several external strands 2, eight in the example shown, surrounding a core 3.
  • the core 3 itself comprises a central core 4 (advantageously formed of a strand itself); four main strands 5, and four secondary strands 6. All the strands of the core are made of steel and assembled with Lang wiring.
  • the outer strands 2 are assembled in cross wiring, in parallel and at the same pitch as the strands of the core which are themselves assembled so that all of the inter-layer contacts and between the various adjacent strands are linear, which makes it possible to reduce contact pressures and therefore the risk of indentation.
  • the outer strands 2 are formed of an outer layer of wires 21 made of steel, stranded on a central support 22 made of synthetic material having good mechanical qualities, for example polyethylene, polypropylene, polyamide or other similar substances, preferably of a thermoplastic nature.
  • the central support may also include aromatic fibers, carbon fibers or glass fibers or other fibers with high mechanical strength, covered with a polyethylene, polypropylene, polyamide or other similar sheath.
  • the outer strands 2 are produced by placing the wires 21 of the external layer on a strand of said synthetic material softened by heating so that the wires 21 become embedded in the synthetic material and that the latter flows between the wires in filling all the gaps between them.
  • the manufacture of the outer strands may in particular be made in a similar manner to the method described for the production of cables with a non-metallic core in the document FR-A-1601293 to which reference may be made for more information.
  • the strand of synthetic material intended to constitute the central support 22 is, before the installation of the external wires, at least partially conformed to the internal profile of the layer of wires which it will support after stranding, which makes it possible to control the geometry of the strand, by the automatic prepositioning of the wires on said strand.
  • the outer strands 2 are wired at the same pitch as the strands 5, 6 of the core and parallel to them.
  • This preferred arrangement also has the advantage of allowing the cable to be manufactured in a single wiring operation, during which all the strands, core strands and outer strands are assembled simultaneously in the same wiring phase.
  • the synthetic material of the central support 22 of the outer strands 2 allows a very good distribution of the contact pressures of these strands on the winding members such as pulleys or drum, because said material allows the outer strands to deform elastically in their section and thus fit as best as possible the profile of the grooves or bearing surfaces of the winding members.
  • the distribution of the contact pressures of the outer strands on the strands of the core is greatly improved compared to cables with all-metal outer strands on also metallic or mixed core. This results in very little wear of the metallic core.
  • the invention also makes it possible, thanks to the use of a metallic core, to reduce the tolerance on the nominal diameter which can be halved compared to equivalent textile core cables for the intended application.
  • the structure of the cable according to the invention by limiting its diametral packing in service, makes it possible to considerably reduce the permanent extension in service.
  • the tests carried out revealed a permanent elongation of three to six times less than that of the cables of the prior art with a sisal textile core.
  • the invention is however not limited to the production of the cable described above by way of example.
  • the composition of the core can be different from that indicated above, the number, the constitution and the relative position of the strands of the metallic core being able to be modified without detracting from the advantages. specific resulting from the use of the outer strands according to the invention.
  • the number of these outer strands can also be changed.
  • the core of the cable can also be of the mixed core type, that is to say comprising metallic strands and strands of synthetic materials placed between these strands.
  • the central core 4 and / or the secondary strands 6 may be replaced by thermoplastic tubes, which can at least partially fill the spaces between the core strands, or between the core strands and the outer strands.

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Abstract

Le câble comporte une âme centrale (3) et des torons extérieurs (2) formés d'au moins une couche de fils métalliques (21), notamment en acier, qui sont toronnés sur un coeur (22) en matériau synthétique, préférentiellement thermo-plastique, et ce selon un pas analogue que celui des torons (5,6) dont est formée l'âme (3), laquelle peut être entièrement métallique ou mixte. Ces câbles sont particulièrement destinés à une utilisation comme câble de levage, notamment câbles d'ascenseurs, ou autres installations multicâbles à transmission par adhérence. <IMAGE>

Description

  • La présente invention concerne les câbles de levage multitorons, notamment destinés à travailler en transmission par adhérence, tels que les câbles pour ascenseurs.
  • Ces câbles sont actuellement formés soit entièrement avec torons extérieurs et âme en acier, soit avec torons extérieurs métalliques et âme centrale non métallique ou partiellement métallique.
  • L'âme doit assurer une géométrie correcte de l'architecture des torons extérieurs qu'elle supporte, et notamment assurer un jeu fonctionnel suffisant entre ces torons pour éviter qu'ils ne viennent en contact mutuel intime, ce qui provoquerait frottement et usure des fils en contact, avec des risques de grippage, indentation, corrosion de contact et rupture.
  • Dans le cas des câbles entièrement métalliques, l'âme en acier permet d'assurer cette géométrie correcte, du fait que l'âme est peu déformable radialement. Mais, la masse linéique de ces câbles tout acier est importante. Par ailleurs, les torons extérieurs étant aussi en acier (donc également peu déformables radialement), les pressions de contact exercées par ces torons extérieurs sur l'âme sont très importantes, en particulier lors de l'enroulement sur des poulies ou tambours. Il en résulte des risques d'usure et d'indentation entre les torons extérieurs et l'âme. De même, la pression de contact élevée des torons extérieurs sur les poulies ou tambours peut provoquer la détérioration de ceux-ci.
  • C'est pour cela qu'on utilise couramment dans des applications de ce type, notamment comme câble d'ascenseurs, des câbles à torons extérieurs en acier, et âme en textile naturel à fibres dures, tel du sisal.
  • Ces câbles présentent une masse linéique inférieure aux câbles tout acier et conjuguent différents avantages :
    • l'âme en fibres naturelles constitue un réservoir pour le lubrifiant dont elle est imprégné, et qui en est extrudé lors de la compression de l'âme par les torons extérieurs ;
    • le frottement des torons extérieurs sur l'âme est faible, ce qui confère à ce type de câble une grande souplesse ;
  • Dans les installations d'ascenseurs, les câbles sont généralement montés sur une même poulie motrice en nappe de plusieurs câbles, ou "brins", parallèles. Pour que la charge totale soit durablement répartie sur tous ces brins, il est nécessaire que l'ensemble des brins ait une homogénéité de comportement en service, en particulier en ce qui concerne leur diamètre et, corrélativement, leur allongement permanent. En effet, pour que les tensions de chacun des brins soient équivalentes, il est impératif que leurs diamètres soient égaux et constants. Si ce n'est pas le cas, certains brins se trouvent en tension et d'autres sont détendus, ce qui engendre des vibrations et des reptations différentielles (rattrapage localisé du déplacement d'un brin par rapport à l'autre) qui provoquent l'usure des câbles et des gorges de la poulie motrice.
  • De ce point de vue, les câbles à âme en sisal présentent l'inconvénient de leur irrégularité diamétrale et de leur compressibilité sous tension et sous les cycles de fonctionnement tension-flexion alternée associée, qui provoquent des variations d'allongement et leurs conséquences indiqués ci-dessus.
  • De plus on se trouve actuellement confronté à des difficultés croissantes pour approvisionner les fibres de sisal, issues d'une plante dont la culture est en voie de disparition.
  • On a essayé de substituer au sisal des fibres synthétiques, mais, d'une part ces fibres sont moins efficaces que le sisal dans sa fonction de réservoir de lubrifiant et, d'autre part, les caractéristiques de frottement de l'âme sur les torons extérieurs sont nettement moindres. Il en résulte que ces câbles sont moins résistants en fatigue, du fait de l'abrasion en service de l'âme par les torons, qui, de plus entraîne une usure de l'âme, la réduction de diamètre du câble, et l'allongement permanent résultant.
  • L'invention a pour but de proposer un nouveau câble de levage, particulièrement adapté pour les ascenseurs ou appareils de levage similaires, qui permette de résoudre les différents problèmes indiqués précédemment, présente une très bonne régularité de diamètre, un allongement permanent réduit, et ne provoque pas de détérioration des organes d'enroulement de ce câble.
  • Avec ces objectifs en vue, la présente invention a pour objet un câble comportant une pluralité de torons extérieurs formés avec des fils métalliques, ces torons étant câblés sur une âme centrale. Selon l'invention, ce câble est caractérisé en ce que les torons extérieurs sont formés d'au moins une couche de fils métalliques toronnés sur un coeur en matériau synthétique, et selon un pas analogue à celui des torons dont est formée l'âme elle-même.
  • Préférentiellement, l'âme du câble est entièrement métallique, ou mixte c'est-à-dire composée à la fois de torons métalliques et d'éléments en matière plastique.
  • Le câble selon l'invention présente ainsi une grande stabilité géométrique, grâce à l'âme métallique très peu compressible, et donc un allongement permanent en service notablement réduit. Sa masse linéique est égale, ou au moins très proche de celle d'un câble équivalent à torons extérieurs métalliques sur âme en fibres textiles naturelles, et donc inférieure à celle d'un câble entièrement métallique de même diamètre.
  • De plus, le matériau plastique synthétique du coeur des torons extérieurs, permet à ces derniers de se déformer lors de l'enroulement sur poulies ou tambours, en épousant la forme de la gorge où repose le câble. Ceci assure une répartition quasi idéale des pressions de contact, donc une forte réduction de ces pressions entre les torons extérieurs et l'âme, ce qui diminue les risques d'indentation puisque les torons de l'âme et ces torons extérieurs sont enroulés selon un pas analogue. Une forte réduction de pression a ainsi également lieu entre les torons extérieurs et les organes d'enroulement, ce qui réduit les risques d'endommagement de ces organes. Il en résulte une tenue à la fatigue du câble suivant l'invention très nettement améliorée par rapport à celle d'un câble sur âme textile.
  • Par ailleurs du fait de la réalisation sur âme métallique stable en dimension, et de la ou des couches de fils métalliques des torons extérieurs, la tolérance de fabrication sur le diamètre de câble peut être notablement réduite, passant à - 0, + 3 % du diamètre nominal, contre - 0, + 5 ou 6 % pour un câble à âme textile.
  • D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va être faite à titre d'exemple d'un câble de levage conforme à l'invention, particulièrement destiné à une utilisation comme câble d'ascenseur, ou pour des installations multicâbles à transmission par adhérence.
  • On se reportera au dessin annexé qui représente la section transversale de ce câble.
  • Le câble 1 comporte plusieurs torons 2 extérieurs, huit dans l'exemple représenté, entourant une âme 3. L'âme 3 comporte elle-même un noyau central 4 (avantageusement formé d'un toron lui-même) ; quatre torons principaux 5, et quatre torons secondaires 6. Tous les torons de l'âme sont en acier et assemblés en câblage Lang.
  • Les torons extérieurs 2 sont assemblés en câblage croisé, parallèlement et au même pas que les torons de l'âme qui sont eux-mêmes assemblés de manière que tous les contacts inter-couches et entre les différents torons adjacents soient linéaires, ce qui permet de réduire les pressions de contact et donc les risques d'indentation.
  • Les torons extérieurs 2 sont formés d'une couche externe de fils 21 en acier, toronnés sur un support central 22 en matière synthétique ayant de bonnes qualités mécaniques, par exemple en polyéthylène, polypropylène, polyamide ou autres substances analogues, préférablement de nature thermoplastique.
  • Le support central peut aussi comporter des fibres aromatiques, fibres de carbone ou fibres de verre ou autres fibres à grande résistance mécanique, recouvertes d'une gaine polyéthylène, polypropylène, polyamide ou autres substances analogues.
  • Préférentiellement les torons extérieurs 2 sont réalisés par mise en place des fils 21 de la couche externe sur un boudin dudit matériau synthétique ramolli par chauffage de manière que les fils 21 s'incrustent dans le matériau synthétique et que celui-ci flue entre les fils en remplissant tous les interstices entre ces derniers.
  • Bien que dans l'exemple représenté sur la figure, il n'y ait qu'une couche de fils 21, on peut aussi former les torons extérieurs 2 avec plusieurs couches de ces fils, par exemple deux, assemblées comme indiqué ci-dessus de manière que le matériau synthétique comble les espaces entre les fils en contact avec lui.
  • La fabrication des torons extérieurs pourra notamment être faite de manière similaire à la méthode décrite pour la réalisation de câbles à âme non métallique dans le document FR-A-1601293 auquel on pourra se reporter pour plus d'information.
  • Il est toutefois rappelé que, conformément à cette méthode, le boudin de matériau synthétique destiné à constituer le support central 22, est, préalablement à la mise en place des fils extérieurs, au moins partiellement conformé au profil intérieur de la couche de fils qu'il supportera après toronnage, ce qui permet de maîtriser la géométrie du toron, par le prépositionnement automatique des fils sur ledit boudin.
  • Comme déjà indiqué ci-dessus, les torons extérieurs 2 sont câblés au même pas que les torons 5, 6 de l'âme et parallèlement à ceux-ci. Cette disposition préférentielle présente aussi l'avantage de permettre la fabrication du câble en une seule opération de câblage, au cours de laquelle tous les torons, torons d'âme et torons extérieurs, sont assemblés simultanément dans la même phase de câblage.
  • Le matériau synthétique du support central 22 des torons extérieurs 2 permet une très bonne répartition des pressions de contact de ces torons sur les organes d'enroulement tels que poulies ou tambour, du fait que ledit matériau permet aux torons extérieurs de se déformer élastiquement dans leur section et d'épouser ainsi au mieux le profil des gorges ou surfaces d'appui des organes d'enroulement.
  • Pour les mêmes raisons, la répartition des pressions de contact des torons extérieurs sur les torons de l'âme est fortement améliorée par rapport aux câbles à torons extérieurs tout métallique sur âme également métallique ou mixte. Il en résulte une très faible usure de l'âme métallique.
  • Outre les avantages indiqués ci-dessus, relatifs aux conditions d'utilisation du câble, l'invention permet aussi, grâce à l'utilisation d'une âme métallique, de réduire la tolérance sur le diamètre nominal qui peut être divisée par deux par rapport aux câbles à âme textile équivalents pour l'application visée.
  • Par ailleurs la structure du câble selon l'invention, en limitant son tassement diamétral en service, permet de réduire considérablement l'allongement permanent en service. Les essais réalisés ont permis de constater un allongement permanent de trois à six fois moindre que celui des câbles de l'art antérieur à âme textile en sisal.
  • A titre d'exemple on donne ci-dessous un tableau comparatif de résultats d'essais effectués sur un câble à âme textile selon l'art antérieur et sur un câble selon l'invention.
  • Ces données sont mesurées avant, puis en cours et après un essai de fatigue classique sur poulie de 300 mm de diamètre et concernent des câbles de diamètre nominal 13 mm :
    Figure imgb0001
  • L'invention n'est cependant pas limitée à la réalisation du câble décrite ci-dessus à titre d'exemple. En particulier, la composition de l'âme peut être différente de celle indiquée ci-dessus, le nombre, la constitution et la position relatives des torons de l'âme métallique pouvant être modifié sans nuire aux avantages spécifiques résultant de l'utilisation des torons extérieurs conformes à l'invention.
  • Le nombre de ces torons extérieurs peut aussi être modifié.
  • Enfin l'âme du câble peut aussi être du type âme mixte c'est-à-dire comportant des torons métalliques et des boudins en matériaux synthétiques placés entre ces torons. Par exemple, le noyau central 4 et/ou les torons secondaires 6 pourront être remplacés par des boudins thermoplastiques, qui peuvent combler au moins partiellement les espaces entre les torons d'âme, ou entre les torons d'âme et les torons extérieurs.

Claims (8)

1) Câble composé d'une pluralité de torons extérieurs comportant des fils métalliques, et câblés sur une âme centrale, caractérisé :
- en ce que les torons extérieurs (2) sont formés d'au moins une couche de fils métalliques (21) toronnés sur un coeur (22) en matériau synthétique ;
- en ce que l'âme centrale (3) comporte elle-même des torons (5, 6) câblés sur un noyau central (4) ;
- et en ce les torons extérieurs (2) sont câblés au même pas que les torons (5, 6) de l'âme, et parallèlement à ces derniers.
2) Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'âme (3) est entièrement métallique.
3) Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'âme (3) est mixte.
4) Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau synthétique constitutif du coeur (22) des torons extérieurs (2) est thermoplastique.
5) Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coeur (22) des torons extérieurs (2) comporte des fibres aromatiques, des fibres de carbone, ou des fibres de verre.
6) Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coeur (22) des torons extérieurs (2) comporte des fibres synthétiques à grande résistance mécanique, enrobées d'une gaine de matériau thermoplastique.
7) Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau synthétique constitutif du coeur (22) des torons extérieurs (2) est du polyéthylène, du propylène, ou du polyamide.
8) Câble selon la revendication 2, caractérisé en ce que le noyau central (4) est lui-même constitué d'un toron.
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