EP1022376B1 - Kunstfaserseil - Google Patents

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EP1022376B1
EP1022376B1 EP00100784A EP00100784A EP1022376B1 EP 1022376 B1 EP1022376 B1 EP 1022376B1 EP 00100784 A EP00100784 A EP 00100784A EP 00100784 A EP00100784 A EP 00100784A EP 1022376 B1 EP1022376 B1 EP 1022376B1
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EP
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synthetic fibre
temperature sensor
fibre cable
sensor element
rope
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Claudio Dipl.-Ing. De Angelis
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Inventio AG
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Inventio AG
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Publication date
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D07—ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07B—ROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B1/00—Constructional features of ropes or cables
    • D07B1/14—Ropes or cables with incorporated auxiliary elements, e.g. for marking, extending throughout the length of the rope or cable
    • D07B1/145—Ropes or cables with incorporated auxiliary elements, e.g. for marking, extending throughout the length of the rope or cable comprising elements for indicating or detecting the rope or cable status
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D07—ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07B—ROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B1/00—Constructional features of ropes or cables
    • D07B1/24—Ropes or cables with a prematurely failing element
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D07—ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07B—ROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B1/00—Constructional features of ropes or cables
    • D07B1/16—Ropes or cables with an enveloping sheathing or inlays of rubber or plastics
    • D07B1/162—Ropes or cables with an enveloping sheathing or inlays of rubber or plastics characterised by a plastic or rubber enveloping sheathing
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D07—ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07B—ROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B2301/00—Controls
    • D07B2301/30—Signals indicating failure or excessive conditions, e.g. overheating
    • D07B2301/302—Temperature

Definitions

  • the invention relates to a synthetic fiber rope, in particular as Support element for lifts, consisting of a bundle of high-strength load-bearing plastic fibers.
  • High-strength synthetic fiber ropes are increasingly replacing conventional wire ropes in applications such as Elevator systems, where on the one hand large rope lengths are necessary, on the other hand, for energetic reasons moving masses as small as possible.
  • Such synthetic fiber ropes are a textile product made of linear high-strength synthetic fiber materials, preferably aramids or Polyamides that are spun into rope yarns and either through Rope formation without rotation, through two or more stages Stranding and / or sheathing are made.
  • the melting point of aramids is in the range of 450 - 500 ° Celsius.
  • Already at Temperatures of above 180 ° Celsius begin To reduce the load capacity of the synthetic fiber ropes.
  • the applicant's EP 0 731 209 A1 Device for detecting the maturity of synthetic fiber ropes known.
  • the principle of operation of this facility is that in some of the strands of high-strength fibers with specific mechanical properties, indicator fibers are integrated.
  • the material properties of this Indicator fibers are based on those of the supporting ones Synthetic fibers, the elongation at break and the Elastic modulus are chosen so that the indicator fibers due to material fatigue and abrasive wear, etc., tear earlier than the supporting fibers.
  • These indicator fibers are electrically conductive and are constantly monitored by measurement technology. The permanent monitoring detects a predefined number of failed indicator fibers, the rope must be replaced by a new one be replaced.
  • the invention indicated by the features of the claims solves the task of a synthetic rope mentioned at the beginning to further train that operational safety with thermal Overheating and / or fire is ensured.
  • the Synthetic fiber rope especially fulfills that Fire protection requirements in elevator construction where the safety of the Passengers must never be at risk.
  • the synthetic fiber rope according to the invention is the first Monitoring the temperature in the rope and thus indirectly via the entire shaft length and the machine room possible.
  • the conductive connection through the rope is only at temperatures below the critical temperature for the rope.
  • the conductive connection is at higher temperatures interrupted and therefore there can be no electrical or optical signal, or the like are transmitted what can be easily determined metrologically.
  • a control device can affect this Way early detection of heat-related rope damage, for example forward to an elevator control and from suitable measures without delay Evacuation of the passengers can be arranged.
  • a temperature sensor element with temperature-dependent conductivity for the applied Control signal provided.
  • This offers the advantage that starting from a constructively determined value, also the The strength of the control signal changed accordingly.
  • On the The respective signal can be based on this quantitative signal Rope temperature can be determined.
  • the temperature dependency can be chosen so that when the critical temperature, there is no longer any conductivity.
  • Temperature sensor element a temperature critical Has material strength that is smaller than that of load-bearing plastic fibers. When you reach a constructive predetermined temperature fails the temperature sensor element, in which it melts or tears, for example, and so the manager Connection breaks. This is a qualitative Control signal received, a very good for its evaluation simple measurement technology is sufficient.
  • the temperature sensor element as an electrical conductor, light guide or the like be formed by which a control signal is transmitted can be.
  • Essential when choosing the one used Conductor material is a fatigue strength that corresponds at least to that of the supporting fiber, so that operational material failure is excluded.
  • the temperature sensor element is preferably around the rope wrapped around and preferably in one Pressure coat applied covering the cable sheath.
  • at one advantageous embodiment is several Temperature sensor elements parallel to the strands and / or in Rope lengthwise embedded around the rope in the rope sheath arranged. This offers the advantage that the Temperature sensor element can apply closely to the rope structure and the mechanical stress on the temperature sensor element when running over rollers is low.
  • FIG. 1 shows the structure a sheathed aramid fiber rope 1 made of aramid fiber strands 2, which together with fillets 3 around a core 4 in layers are arranged.
  • a sheathed aramid fiber rope 1 made of aramid fiber strands 2, which together with fillets 3 around a core 4 in layers are arranged.
  • Between an inner strand layer 5 and one outermost strand layer 6 is a preferably profiled friction-reducing intermediate jacket 7 attached.
  • the outermost Strand layer 6 is preferably made of the cable sheath 8 Polyurethane or polyamide, covered.
  • To the extreme Strand layer 6 is a thinner over the entire rope length Wire 9 wound around in a helix. Over the wire 9 is the cable sheath 8 extruded so that the wire 9 in the Cable sheath material is embedded and covered by this.
  • the wire 9 consists of a metal alloy and is electrical conductive. It has an increasing temperature electrical resistance. The resistance continues with one Control control described below permanently determined.
  • the composition of the alloy is selected such that the Wire at a temperature range from 100 ° to 120 ° Celsius melts.
  • FIG. 2 shows the metrological monitoring of that in FIG. 1 shown aramid fiber rope 1 shown.
  • aramid fiber rope 1 shown.
  • To check whether the by means of temperature sensor element (s), here the copper wire 9, over the rope length 10 or a certain section of rope length Established conductive connection is intact can in one Control circuit 11, for example, an electrical voltage the two ends of the wire 9 are applied.
  • a battery is suitable for this purpose, for example 12 or a voltage generator.
  • an ammeter 13 or a control lamp can then be recognized whether a current flows through the copper wire 9 or not.
  • a circuit suitable for this purpose is, for example, from the EP 0 731 209 A1 is known.
  • Figure 3 shows one Control circuit 21, which instead of an ammeter in the Monitoring circuit 11 is switched.
  • Over a Voltage source 14 becomes a constant current 15 in each wire 9, for which each wire 9 has a resistor R1 to Rn represents.
  • a low pass filter 16 filters the incoming Pulses and this leads to a threshold switch 17.
  • the Threshold switch 17 compares the measured voltages. If specific limit values are exceeded, i.e. H. because of a thermal overheating of the temperature sensor element 9 the resistance is so great that the permissible voltage value is exceeded. This exceeding the limit will stored by a non-volatile memory 18.
  • This Memory 18 can be deleted using a reset button 19 or he passes his information to a logic 20, which is connected to the elevator control.
  • Each wire 9 is wired accordingly and constantly checked. Once two or more of these temperature sensors interrupted and thus a temperature-related damage to the Synthetic fiber rope is to be expected, the elevator control drives the Elevator car automatically in the evacuation position and sets the Cabin fixed. It is also possible to use the control system a control center or the fire department automatically via the inform abnormal condition.
  • thermocouples position stationary and when triggering a Bimetal contact or the like, when determined Temperatures of around 100 ° Celsius a message about that Transfer device to the controller. The control then informs the emergency call center or the fire department directly.
  • a built on the cabin can Smoke detector may smoke on certain floors detect, localize, steer the elevator past and over the transmission device the emergency center or fire brigade communicate. From the information available to the controller regarding the cabin position in the shaft and the time of the The alarm center and / or fire brigade can trigger an alarm Obtain appropriate information to minimize damage.

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  • Lift-Guide Devices, And Elevator Ropes And Cables (AREA)
  • Ropes Or Cables (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Kunstfaserseil, insbesondere als Tragorgan für Aufzüge, bestehend aus einem Bündel hochfester tragender Kunststofffasern.
Hochfeste Kunstfaserseile ersetzen in zunehmendem Masse herkömmliche Drahtseile in Anwendungen wie beispielsweise bei Aufzugsanlagen, wo einerseits grosse Seillängen nötig sind, andererseits aus energetischen Gründen die Forderung nach möglichst kleinen bewegten Massen besteht.
Solche Kunstfaserseile sind ein textiles Erzeugnis aus linear hochfesten Chemiefaserwerkstoffen, vorzugsweise Aramide oder Polyamide, die zu Seilgarnen verspinnt sind und entweder durch Seilformung ohne Drehung, durch zwei- oder mehrstufiges Verseilen und/oder Ummanteln hergestellt sind. Allerdings nimmt gegenüber Stahlseilen die Seilbruchkraft bei Chemiefasern bereits bei wesentlich niedrigeren Temperaturen deutlich ab, bevor sie schliesslich schmelzen. Der Schmelzpunkt von Aramiden liegt im Bereich von 450 - 500° Celsius. Bereits bei Temperaturen von oberhalb 180° Celsius beginnt sich die Tragfähigkeit der Kunstfaserseile zu reduzieren.
Um die Vorteile derartiger Kunstfaserseile insbesondere als laufendes Seil in der Fördertechnik, wie dem Aufzugsbau, nutzen zu können, wird gefordert, den Seilzustand zweifelsfrei zu erkennen.
Hierzu ist aus der EP 0 731 209 A1 der Anmelderin eine Einrichtung zur Erkennung der Ablegereife von Kunstfaserseilen bekannt. Das Funktionsprinzip dieser Einrichtung besteht darin, dass in einigen der Litzen aus hochfesten Fasern mit spezifischen mechanischen Eigenschaften, Indikatorfasern integriert sind. Die Materialeigenschaften dieser Indikatorfasern richten sich nach denjenigen der tragenden Kunstfasern aus, wobei die Bruchdehnung und der Elastizitätsmodul so gewählt sind, dass die Indikatorfasern infolge Materialermüdung und abrassivem Verschleiss, usw., früher reissen, als die tragenden Fasern. Diese Indikatorfasern sind stromleitend und werden permanent messtechnisch überwacht. Erkennt die Permanentüberwachung eine vordefinierte Anzahl von ausgefallenen Indikatorfasern, muss das Seil durch ein neues ersetzt werden.
Mit der insoweit hinsichtlich Aufbau und Funktion beschriebenen Einrichtung kann der Ausfall des Seiles bedingt durch mechanische Beanspruchung zuverlässig erkannt werden, speziell an Kunstfaserseile gestellte Brandschutzanforderungen können damit aber nicht zufriedenstellend erfüllt werden.
Die durch die Merkmale der Ansprüche angegebene Erfindung löst die Aufgabe, ein eingangs genanntes Kunstfaserseil derart weiterzubilden, dass die Betriebsicherheit bei thermischer Überhitzung und/oder im Brandfall sichergestellt ist. Das Kunstfaserseil erfüllt insbesondere die Brandschutzanforderungen im Aufzugsbau, wo die Sicherheit der Passagiere zur keiner Zeit gefährdet sein darf.
Mit dem erfindungsgemässen Kunstfaserseil ist erstmals eine Überwachung der Temperatur im Seil und somit indirekt auch über die gesamte Schachtlänge und dem Maschinenraum möglich. Die leitende Verbindung durch das Seil ist nur bei Temperaturen unterhalb der für das Seil kristischen Temperatur ausgebildet.
Bei darüberliegenden Temperaturen ist die leitende Verbindung unterbochen und es kann deshalb kein elektrisches oder optisches Signal, oder dergleichen übertragen werden, was messtechnisch einfach festgestellt werden kann. Im Zusammenwirken mit einer Kontrolleinrichtung können auf diese Weise hitzebedingte Seilschäden frühzeitig detektiert, beispielweise an eine Aufzugssteuerung weitergeben und von dieser ohne zeitliche Verzögerung geeignete Massnahmen zur Evakuierung der Passagiere veranlasst werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist ein Temperaturfühlerelement mit temperaturabhängiger Leitfähigkeit für das angelegte Kontrollsignal vorgesehen. Dieses bietet den Vorteil, dass sich ausgehend von einem konstruktiv bestimmten Wert, auch die Stärke des Kontrollsignals entsprechend verändert. Auf der Basis dieses Quantitativen Signal kann die jeweilige Seiltemperatur ermittelt werden. Die Temperaturabhängigkeit kann hierbei so gewählt sein, dass bei Übersteigen der kritischen Temperatur keine Leitfähigkeit mehr vorhanden ist.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Temperaturfühlerelement eine temperaturkritische Materialfestigkeit aufweist, die kleiner ist als diejenige der tragenden Kunststofffasern. Bei Erreichen einer konstruktiv vorgegebenen Temperatur versagt das Temperaturfühlerelement, in dem es beispielsweise schmilzt oder reisst und so die leitende Verbindung unterbricht. Hiermit wird ein qualitatives Kontrollsignal erhalten, zu dessen Auswertung eine sehr einfache Messtechnik ausreichend ist.
In bevorzugten Ausführungen kann das Temperaturfühlerelement als elektrischer Leiter, Lichtleiter oder dergleichen ausgebildet sein, durch das ein Kontrollsignal übertragen werden kann. Wesentlich bei der Wahl des hierbei verwendeten Leitermaterials ist eine Dauerbiegewechselfestigkeit, die mindestens derjenigen der tragenden Faser entspricht, so dass ein betriebsbedingtes Materialversagen ausgeschlossen ist. Beispielsweise kann das Temperaturfühlerelement als elektrischer Leiter in Form eines Metalldrahts oder eines Synthetikgarns beziehungsweise einer daraus bestehender Materialkombination in dem Seil mitverarbeitet sein.
Das Temperaturfühlerelement ist vorzugsweise um das Seil herumgewickelt und von einem vorzugsweise im Druckspritzverfahren ausgebrachten Seilmantel überdeckt. Bei einer vorteilhaften Ausführung sind hierbei mehrere Temperaturfühlerelemente parallel zu den Litzen und/oder in Seillängsrichtung um das Seil herum im Seilmantel eingebettet angeordnet. Diese bietet den Vorteil, dass sich das Temperaturfühlerelement eng an die Seilstruktur anlegen kann und die mechanische Beanspruchung des Temperaturfühlerelements beim Lauf über Rollen gering ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels und mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1,
ein mehrlagiges Aramidfaserseil mit einem schraubenlinienförmig um das Seil gewickelten, im Seilmantel eingelegten Temperaturfühlerelement,
Figur 2,
schematisch einen Überwachungsschaltkreis für das in Figur 1 dargestellte Aramidfaserseil,
Figur 3,
ein Schaltschema einer Kontrollschaltung.
Die perspektivische Darstellung in Figur 1 zeigt den Aufbau eines ummantelten Aramidfaserseils 1 aus Aramidfaserlitzen 2, die zusammen mit Füllitzen 3 um eine Seele 4 lagenweise angeordnet sind. Zwischen einer inneren Litzenlage 5 und einer äussersten Litzenlage 6 ist ein vorzugsweise profilierter reibungsmindernder Zwischenmantel 7 angebracht. Die äusserste Litzenlage 6 ist durch den Seilmantel 8 , vorzugsweise aus Polyurethan oder Polyamid, abgedeckt. Um die äusserste Litzenlage 6 ist hier über die gesamte Seillänge ein dünner Draht 9 schraubenlinienförmig herumgewickelt. Über den Draht 9 ist der Seilmantel 8 aufextrudiert, so dass der Draht 9 in das Seilmantelmaterial eingebettet und von diesem überdeckt ist.
Der Draht 9 besteht aus einer Metallegierung und ist elektrisch leitend. Er besitzt einen mit zunehmender Temperatur steigenden eletrischen Widerstand. Der Widerstand wird mit einer weiter unten beschriebenen Kontrollsteuerung permanent ermittelt. Die Zusammensetzung der Legierung ist derart gewählt, dass der Draht bei einem Temperaturbereich von 100° bis 120° Celsius schmilzt.
Anstatt den Draht 9 um das Seil 1 herumzuwickeln, kann dieser auch parallel zu den Aramidfaserlitzen 2 der äussersten Litzenlage 6 angeordnet im Seilmantel 8 eingelegt sein oder aber gemeinsam mit den tragenden Aramidfaserlitzen 2 zu dem Aramidfaserseil verarbeitet werden.
In Figur 2 ist die messtechnische Überwachung des in Figur 1 dargestellten Aramidfaserseils 1 gezeigt. Zur Kontrolle, ob die mittels Temperaturfühlerelement(en), hier dem Kupferdraht 9, über die Seillänge 10 oder einen bestimmten Seillängenabschnitt hergestellte leitende Verbindung intakt ist, kann in einem Kontrollkreis 11 beispielsweise eine elektrische Spannung an die beiden Enden des Drahtes 9 angelegt werden. Als Spannungsquelle eignet sich hierzu beispielweise eine Batterie 12 oder ein Spannungsgenerator. Mit Hilfe eines Ampèremeters 13 oder einer Kontrolllampe kann dann erkannt werden, ob ein Strom durch den Kupferdraht 9 fliesst oder nicht.
Bei Ausführungsformen mit einer Vielzahl von Drähten 9, die jeweils einzeln überwacht werden, kann ein Versagen der Temperaturfühlerelemente aus anderen Gründen als zu hoher Seiltemperatur durch Vergleichen der Messergebnisse der einzelnen Temperaturfühlerelemente erkannt werden. Ein Fehlalarm kann auf diese Weise ausgeschlossen werden. Analog wird zwischen Messergebnissen von Temperaturfühlerelementen beispielweise mehrerer einem Aufzugsantrieb zugeordneter Seile unterschieden, um einen Einzelverlust auszuschliessen.
Eine hierzu geeignete Schaltung ist beispielsweise aus der EP 0 731 209 A1 bekannt. Figur 3 zeigt eine solche Kontrollschaltung 21, die anstelle eines Ampèremeters in den Überwachungskreis 11 geschalteten ist. Über eine Spannungsquelle 14 wird ein konstanter Strom 15 in jeden Draht 9 eingespeist, für den jeder Draht 9 ein Widerstand R1 bis Rn darstellt. Ein Tiefpassfilter 16 filtert die ankommenden Impulse und führt diese einem Schwellwertschalter 17 zu. Der Schwellwertschalter 17 vergleicht die gemessenen Spannungen. Bei Überschreiten spezifischer Grenzwerte, d. h. aufgrund einer termischen Überhitzung des Temperaturfühlerelementes 9, wird der Widerstand so gross, dass der zulässige Spannungswert überschritten wird. Diese Überschreitung des Grenzwertes wird von einem nicht flüchtigen Speicher 18 gespeichert. Dieser Speicher 18 kann mittels einer Reset-Taste 19 gelöscht werden oder er gibt seine Informationen an eine Logik 20 weiter, die mit der Aufzugssteuerung verbunden ist.
Jeder Draht 9 wird entsprechend verkabelt und ständig überprüft. Sobald zwei oder mehr dieser Temperatursensoren unterbrochen und somit eine temperaturbedingte Schädigung des Kunstfaserseils zu erwarten ist, fährt die Aufzugssteuerung die Aufzugskabine selbstätig in Evakuierposition und setzt die Kabine fest. Ferner ist es möglich, über die Kontrollsteuerung eine Leitzentrale oder die Feuerwehr automatisch über den abnormen Zustand zu informieren.
Eine weitere Schutzmöglichkeit gegen hohe Temperaturen liegt darin, an die Endverbindung des Kunstfaserseiles, beispielsweise bei einem Anbinden auf der Kabine, entweder auf dem Oberjoch der Kabine oder auf dem Gegengewicht oder aber in dem Maschinenraum von 2:1 gehängten Aufzügen Thermoelemente stationär zu positionieren und beim Auslösen eines Bimetallkontaktes oder dergleichen, bei ermittelten Temperaturen von etwa 100° Celsius eine Meldung über das Übertragungsgerät an die Steuerung zu geben. Die Steuerung informiert dann die Notrufzentrale oder direkt die Feuerwehr.
Beim Abfahren des Schachtes kann ein an der Kabine gebauter Rauchmelder gegebenenfalls Rauch auf bestimmten Etagen detektieren, lokalisieren, den Aufzug vorbei steuern und über das Übertragungsgerät die Notrufzentrale bzw. Feuerwehr verständigen. Aus den der Steuerung vorliegenden Informationen bezüglich der Kabinenposition im Schacht und dem Zeitpunkt der Alarmauslösung, kann die Notrufzentrale und/ oder Feuerwehr zur Schadensminimierung entsprechende Informationen einholen.

Claims (10)

  1. Kunstfaserseil (1), insbesondere als Tragorgan für Aufzüge, bestehend aus einem Bündel tragender Kunststofffasern (2), und mindestens einem Temperaturfühlerelement (9), welches über die Länge des Kunstfaserseils (1) temperaturabhängig eine leitende Verbindung bildet.
  2. Kunstfaserseil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturfühlerelement (9) eine temperaturabhängige Leitfähigkeit aufweist.
  3. Kunstfaserseil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturfühlerelement (9) eine temperaturkritische Materialfestigkeit aufweist, die kleiner ist als diejenige der tragenden Kunststofffasern (2).
  4. Kunstfaserseil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturfühlerelement ( ) einen elektrischen Leiter (9) oder einen optischen Leiter umfasst.
  5. Kunstfaserseil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturfühlerelement als Garn oder Draht (9) ausgebildet ist.
  6. Kunstfaserseil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass, das Temperaturfühlerelement (6) in den Seilmantel (8) eingelegt ist.
  7. Kunstfaserseil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturfühlerelement bei Temperaturen unter 100 ° Celsius eine leitende Verbindung ausbildet.
  8. Kunstfaserseil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennnzeichnet, dass das Temperaturfühlerelement (9) Kontrollmitteln (11,12,13,21) zum permanenten Überprüfen seiner Leitfähigkeit umfasst.
  9. Kunstfaserseil nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Sensor für eine Feuermeldeeinrichtung.
  10. Aufzugsanlage mit mindestens einem eine Aufzugskabine mit einem Gegengewicht verbindenden Tragorgan, wobei das Tragorgan ein Kunstfaserseil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ist.
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