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EP0995833B1 - Kunstfaserseil - Google Patents

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EP0995833B1
EP0995833B1 EP99120588A EP99120588A EP0995833B1 EP 0995833 B1 EP0995833 B1 EP 0995833B1 EP 99120588 A EP99120588 A EP 99120588A EP 99120588 A EP99120588 A EP 99120588A EP 0995833 B1 EP0995833 B1 EP 0995833B1
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EP
European Patent Office
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strands
rope
synthetic fiber
fiber rope
sheath
Prior art date
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EP99120588A
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EP0995833A3 (de
Inventor
Claudio Dipl.-Ing. De Angelis
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Inventio AG
Original Assignee
Inventio AG
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Publication date
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Publication of EP0995833A2 publication Critical patent/EP0995833A2/de
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    • D07B2501/2007—Elevators

Definitions

  • the invention relates to a synthetic fiber rope, preferably from aromatic polyamide, according to the preamble of claim 1.
  • Ropes are particularly in the conveyor technology, such. B. at Elevators, in crane construction and opencast mining, etc., an important strong claimed machine element.
  • the most complex is the Stress of driven ropes, as they are for example in Elevator construction can be used.
  • High-strength synthetic fiber ropes for example aromatic polyamides or aramids with high levels oriented molecular chains fulfill these requirements better as conventional steel cables. So show from aramid fibers constructed ropes with the same cross-section compared to conventional steel cables a much higher load capacity and only one-fifth to one-sixth the specific weight. However, due to its atomic structure, the aramid fiber has one comparatively low elongation at break and a small one Transverse strength.
  • Such a synthetic fiber rope with parallel impact stranding is e.g. from EP 0 672 781 A1.
  • the aramid rope explained so far offers in terms of life, high abrasion resistance and Bending fatigue strength satisfactory values; Indeed The twisted synthetic fiber strand rope tilts under tensile load tends to rotate about the longitudinal axis and / or to turn up. The unwanted twisting of the stranded rope but can be seen over the cable cross-section Uneven loading of the strands different Litzenlagen and thus to a Seilbuchkraftminderung up lead to the failure of the rope.
  • the invention is based on the object, the disadvantages of known synthetic fiber rope to avoid and permanently To specify reliable twisted synthetic fiber rope.
  • a rope 1 is shown, as in elevator systems as a supporting and conveying member, for example for driving through a pulley or a rope drum is used.
  • One cabin frame is one in an elevator shaft guided cabin and a counterweight over a rope with each other connected.
  • the rope runs over a traction sheave, which is from one Drive motor is driven.
  • the drive torque is below Friction over each of the wrap angle adjacent rope section imprinted.
  • the rope exposed to large transverse stress.
  • the rope 1 is composed of a core strand 2, to the in a first direction of impact 3 five equal strands 4 a first strand layer 5 are laid helically, and with which ten strands 4, 7 of a second strand layer 8 im Parallel strike under a balanced relationship between Litzen- and Seilschlagfitung are stranded.
  • the second strand layer 8 is composed of an alternating Arrangement of two types of five equal strands 4, 7 together.
  • the rope cross-section shown in Figure 2 shows another five strands 7 of larger diameter, the helically in the valleys of the first carrying them Litz layer 5 lie, while five strands 4 with diameter of Strands 4 of the first strand layer 5 on the crests of them carrying the first strand layer 5 and thereby the gaps between two adjacent larger diameter strands 7 fill out.
  • it receives twice in parallel stranded rope core 9 a second strand layer 8 with almost circular outer contour, described below Advantages in cooperation with the intermediate casing 13 offers.
  • Under longitudinal load of the rope 1 generates the parallel stranding of the rope core 9 a to the direction of impact 3 opposite directed torque.
  • the intermediate casing 13th consists of an elastically deformable material, such.
  • the profiled intermediate casing 13 encloses the second strand layer 8 thus tubular and prevents contact of the strands 4, 7 with the strands 10. In this way he avoids one Wear of the strands 4, 7, 10 by mutual Rubbing while the rope 1 runs over the traction sheave, in consequence of relative displacements of the strands 4, 7, 10 among themselves, these to compensate for Tension differences, e.g. when redirecting the rope under Load on the traction sheave, execute.
  • the intermediate casing 13 creates a friction and positive transmission of the load under the rope 1 in the cover strand layer 12 constructed torque on the second Litzenlage 8 and thus on the cable core 9, the Parallel stranding opposite to the direction of impact 3 builds up directed torque.
  • the frictional resistance between the strands is 4,7,10 and the intermediate jacket 13 with u> 0.15 selected such that almost no relative movement between strands and the Intermediate jacket 13 takes place, but the intermediate jacket 13th follows the compensatory movements by elastic deformation.
  • the Elasticity of the intermediate sheath 13 is greater than that the strand impregnation and the supporting strand material and thus avoids their premature damage.
  • the total elongation of the selected material of the intermediate sheath 13 in any case greater than the maximum occurring Relative movement of the strands 4,7,10 with each other.
  • the thickness 20 of the intermediate jacket 13 of the radial Distance of the cover strand layer 12 to the axis of rotation of the rope. 1 be controlled to get over that Torque ratio of acting in the loaded rope 1, oppositely directed torques of the cover strand layer 12 and the parallel stranded cable core 9 to neutralize.
  • the Thickness 20 of the intermediate sheath 13 is increasing in diameter the strands 10 and the strands 4 and 7 to greater choose. In any case, the thickness 20 of the intermediate sheath 13 so dimensioned that in the loaded state, at completely filled Litzen fundamental committee 21, 22 a Residual coat thickness of 0.1 mm between strands 4, 7 and 10 of adjacent strand layers 8 and 12 is ensured.
  • the volume of the liner gaps can by the alternating arrangement of meter-diameter 7 and smaller diameter strands 4 of the second strand layer 8 be minimized.
  • a pure suspension rope can be the rope at Apply to various systems of materials handling, e.g. For Elevators, shaft conveyors in mining, load cranes such as construction, Hull or ship cranes, cable cars and ski lifts as well as Traction means on escalators.
  • the drive can be through both Friction over traction sheaves or Koeppe discs as well by rotating rope drums on which the rope was wound up will be done.
  • Under rope is a running, driven rope, which is occasionally used as a train or suspension rope is called.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Ropes Or Cables (AREA)
  • Lift-Guide Devices, And Elevator Ropes And Cables (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Kunstfaserseil, vorzugsweise aus aromatischem Polyamid, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Seile sind insbesondere in der Fördertechnik, wie z. B. bei Aufzügen, im Kranbau und im Tagebau, usw., ein wichtiges stark beanspruchtes Maschinenelement. Besonders vielschichtig ist die Beanspruchung von getriebenen Seilen, wie sie beispielsweise im Aufzugsbau verwendet werden.
So sind bei Aufzugsanlagen grosse Seillängen notwendig und es besteht aus energetischen Gründen die Forderung nach möglichst kleinen Massen. Hochfeste Kunstfaserseile, beispielsweise aus aromatischen Polyamiden oder Aramiden mit hochgradig orientierten Molekülketten erfüllen diese Anforderungen besser als herkömmliche Stahlseile. So weisen aus Aramidfasern aufgebaute Seile bei gleichem Querschnitt im Vergleich zu herkömmlichen Stahlseilen eine wesentlich höhere Tragfähigkeit und nur ein Fünftel bis Sechstel des spezifischen Gewichts auf. Jedoch hat die Aramidfaser aufgrund ihres atomaren Aufbaus eine vergleichsweise geringe Bruchdehnung und eine geringe Querfestigkeit.
Ein solches Kunstfaserseil mit Parallelschlagverseilung ist z.B. aus der EP 0 672 781 A1 bekannt. Dort ist zwischen der äussersten und inneren Litzenlage ist ein Zwischenmantel angebracht, der einen Kontakt der Litzen unterschiedlicher Lagen verhindert und dadurch den Verschleiss durch Aneinanderreiben mindert. Das insoweit erläuterte Aramidseil bietet hinsichtlich Lebensdauer, hoher Abriebfestigkeit und Biegewechselfestigkeit zufriedenstellende Werte; allerdings neigt das gedrehte Kunstfaserlitzenseil unter Zugbelastung tendenziell dazu, sich um die Längsachse zu drehen und/oder sich aufzudrehen. Das unerwünschte Aufdrehen des Litzenseils kann aber zu einer über den Seilquerschnitt gesehen ungleichmässigen Belastung der Litzen unterschiedlicher Litzenlagen und damit zu einer Seilbuchkraftminderung bis hin zum Ausfall des Seils führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des bekannten Kunstfaserseils zu vermeiden und ein dauerhaft zuverlässiges gedrehtes Kunstfaserseil anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Kunstfaserseil mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung aufgeführt.
Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, dass der Zwischenmantel mit an angrenzende Litzenlagenprofile angepassten Mantelflächen eine grössere Kontaktfläche gegenüber den Litzen bietet und somit auch die Litzenzwischenräume der an ihm angrenzenden Litzenlagen vollständig überbrückt. Durch den festen Verband von inneren und äusseren Litzenlagen wird eine höhere Torsionssteifigkeit des Litzenseils erreicht. Diese verhindert bei einem belasteten Seil mit erfindungsgemäss profiliertem Zwischenmantel ein Verdrehen des Seils unabhängig von der Art des angreifenden Drehmoments.
Mit der Erfindung steht also auch im belasteten Zustand des Seils eine grössere stützende und/oder tragende Mantelfläche bereit. Dies wiederum resultiert in einer vergleichmässigten Momenteneinleitung über die gesamte Umfangsmantelfläche auf das Seilinnere. Die Schnürkraft der Decklitzenlage wirkt dadurch nicht wie bisher vornehmlich als Querkraft auf die Kuppen einzelner Litzen, sondern grossflächig verteilt, d.h. mit geringerer Pressung, auf die gesamte Umfangsmantelfläche der angrenzenden Litzenlagen.
Dank entsprechend gewählter Elastizität kann der Zwischenmantel unterschiedliche Längsbewegungen benachbarter Litzen ohne Relativverschiebung der Litzen gegenüber dem Zwischenmantel aufnehmen, woraus sich Vorteile im Hinblick auf die Biegbarkeit und das Biegewechselverhalten des Seils ergeben.
Im folgenden sind weitere vorteilhafte Einzelheiten anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Zwischenmantels näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1,
eine perspektivische Darstellung eines Aufzugsseils mit einem erfindungsgemässen Zwischenmantel,
Figur 2,
eine Querschnittsansicht des Aufzugsseils aus Figur 1.
In Figur 1 ist ein Seil 1 dargestellt, wie es in Aufzugsanlagen als Trag- und Förderorgan, beispielsweise zum Antrieb durch eine Seilscheibe oder eine Seiltrommel verwendet wird. Dabei sind ein Kabinenrahmen einer in einem Aufzugsschacht geführten Kabine und ein Gegengewicht über ein Seil miteinander verbunden. Um die Kabine und das Gegengewicht zu heben und zu senken, läuft das Seil über eine Treibscheibe, die von einem Antriebsmotor angetrieben ist. Das Antriebsmoment wird unter Reibschluss dem jeweils über den Umschlingungswinkel anliegenden Seilabschnitt aufgeprägt. Dabei ist das Seil grosser Querspannung ausgesetzt.
Das Seil 1 ist aufgebaut aus einer Kernlitze 2 , um die in einer ersten Schlagrichtung 3 fünf gleiche Litzen 4 einer ersten Litzenlage 5 schraubenlinienförmig gelegt sind, und mit denen zehn Litzen 4, 7 einer zweiten Litzenlage 8 im Parallelschlag unter einem ausgewogenen Verhältnis zwischen Litzen- und Seilschlagdrehung verseilt sind.
Die zweite Litzenlage 8 setzt sich aus einer abwechselnden Anordnung von zwei Arten von jeweils fünf gleichen Litzen 4, 7 zusammen. Der in Figur 2 dargestellte Seilquerschnitt zeigt weitere fünf Litzen 7 mit grösserem Durchmesser, die schraubenlienenförmig in den Tälern der sie tragenden ersten Litzenlage 5 liegen, während fünf Litzen 4 mit Durchmesser der Litzen 4 der ersten Litzenlage 5 auf den Kuppen der sie tragenden ersten Litzenlage 5 liegen und dabei die Lücken zwischen jeweils zwei benachbarten durchmessergrösseren Litzen 7 ausfüllen. Auf diese Weise erhält der zweifach parallel verseilte Seilkern 9 eine zweite Litzenlage 8 mit nahezu kreisförmiger Aussenkontur, die weiter unten beschriebene Vorteile im Zusammenwirken mit dem Zwischenmantel 13 bietet. Unter Längsbelastung des Seils 1 erzeugt die Parallelverseilung des Seilkerns 9 ein zur Schlagrichtung 3 entgegengesetzt gerichtetes Drehmoment. Mit dem Seilkern 9 sind siebzehn Litzen 10 in einer zur ersten Schlagrichtung 3 entgegengesetzten zweiten Schlagrichtung 11 zu einer Decklitzenlage 12 im Trossenschlag verseilt. Das Schlaglängenverhältnis der aussen liegenden Litzen 10 mit den Litzen 4, 7 der inneren Litzenlagen 5, 8 beträgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 1,6. Die Verseilung der Decklitzenlage 12 baut unter Last ein Drehmoment auf, das in Richtung entgegen der zweiten Schlagrichtung 11 dreht.
Zwischen der in zweiter Schlagrichtung 11 verseilten Decklitzenlage 12 und den Litzen 4, 7 der zweiten Litzenlage 8 befindet sich ein Zwischenmantel 13. Der Zwischenmantel 13 besteht aus einem elastisch verformbaren Material, wie z. B. Polyurethan oder Polyester Elastomere, und ist auf den verseilten Seilkern 9 aufgespritzt beziehungsweise aufextrudiert. Dabei wird der frisch aufgebachte Zwischenmantel 13 plastisch verformt, wobei er sich eng an die Umfangsmantelkonturen der Litzenlagen 8 und 12 anlegt und sämtliche Zwischenräume ausfüllt und die aufgeprägten Rillen 18, 19 der an ihm anliegenden Litzenlagen 8, 12 beibehält.
Der profilierte Zwischenmantel 13 umhüllt die zweite Litzenlage 8 somit schlauchförmig und verhindert einen Kontakt der Litzen 4, 7 mit den Litzen 10. Auf diese Weise vermeidet er einen Verschleiss der Litzen 4, 7, 10 durch gegenseitiges Aneinanderreiben beim Lauf des Seiles 1 über die Treibscheibe, in Folge von Relativverschiebungen der Litzen 4, 7, 10 untereinander, die diese zum Ausgleichen von Zugspannungsunterschieden, z.B. beim Umlenken des Seils unter Last auf der Treibscheibe, ausführen.
Weiters schafft der Zwischenmantel 13 eine reib- und formschlüssige Übertragung des unter Belastung des Seils 1 in der Decklitzenlage 12 aufgebauten Drehmoments auf die zweite Litzenlage 8 und damit auf den Seilkern 9, dessen Parallelverseilung ein zur Schlagrichtung 3 entgegengesetzt gerichtetes Drehmoment aufbaut.
Gleichzeitig ist der Reibwiderstand zwischen den Litzen 4,7,10 und dem Zwischenmantel 13 mit u > 0,15 derart gewählt, dass nahezu keine Relativbewegung zwischen Litzen und dem Zwischenmantel 13 stattfindet, sondern der Zwischenmantel 13 den Ausgleichsbewegungen durch elastische Verformung folgt. Die Elastizität des Zwischenmantels 13 ist grösser als diejenige der Litzenimprägnierung sowie des tragenden Litzenmaterials und vermeidet so deren vorzeitiges Beschädigen. Andererseits ist die Gesamtdehnung des gewählten Materials des Zwischenmantels 13 in jedem Fall grösser als die maximal auftretende Relativbewegung der Litzen 4,7,10 untereinander.
Über die Dicke 20 des Zwischenmantels 13 kann der radiale Abstand der Decklitzenlage 12 zur Drehachse des Seils 1 kontrolliert eingestellt werden, um darüber das Drehmomentenverhältnis der im belasteten Seil 1 wirkenden, entgegengesetzt gerichteten Drehmomente der Decklitzenlage 12 und des parallelverseilten Seilkerns 9 zu neutralisieren. Die Dicke 20 des Zwischenmantels 13 ist mit steigendem Durchmesser der Litzen 10 beziehungsweise der Litzen 4 und 7 grösser zu wählen. In jedem Fall ist die Dicke 20 des Zwischenmantels 13 so zu dimensionieren, dass im belasteten Zustand, bei vollständig aufgefüllten Litzenzwischenräumen 21, 22 eine Restmanteldicke von 0,1 mm zwischen Litzen 4,7 und 10 der benachbarten Litzenlagen 8 und 12 sichergestellt ist. Der plastisch verformte Zwischenmantel 13 bewirkt eine vergleichmässigte Momentenübertragung über die gesamte Umfangsmantelfläche. Das Volumen der Litzenzwischenräume kann durch die abwechselnde Anordnung von druchmessergrossen 7 und durchmesserkleineren Litzen 4 der zweiten Litzenlage 8 minimiert werden.
Neben der Anwendung als reines Tragseil lässt sich das Seil bei verschiedensten Anlagen der Fördertechnik anwenden, z.B. für Aufzüge, Schachtförderanlagen im Bergbau, Lastkränen wie Bau-, Hallen- oder Schiffskräne, Seilbahnen und Skilifte sowie als Zugmittel bei Fahrtreppen. Der Antrieb kann sowohl durch Reibschluss über Treibscheiben oder Koeppe-Scheiben als auch durch drehende Seiltrommeln, auf die das Seil aufgewickelt wird, erfolgen. Unter Förderseil ist ein laufendes, angetriebenes Seil zu verstehen, das gelegentlich auch als Zug- oder Tragseil bezeichnet wird.

Claims (7)

  1. Kunstfaserseil bestehend aus mindestens einer inneren und einer äusseren konzentrischen Lage von miteinander verseilten tragenden Kunstfaserlitzen (2,4,7,10) sowie einem zwischen der inneren Litzenlage (5,8) und der äusseren Litzenlage (12) angeordneten, die innere Litzenlage (5,8) umhüllenden schlauchförmigen Zwischenmantel (13), dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenmantel (13) an die Aussenkontur der angrenzenden Litzenlagen (8,12) angepasste Mantelflächen aufweist.
  2. Kunstfaserseil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, der Reibwert zwischen den Litzen (4,7,10) und dem Zwischenmantel (13) grösser u= 0,15 ist.
  3. Kunstfaserseil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtdehnung des Zwischenmantels (13) grösser ist als die maximal auftretende Relativbewegung der Litzen (4,7,10) untereinander.
  4. Kunstfaserseil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelflächen rillenförmig ausgebildet sind.
  5. Kunstfaserseil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (20) schraubenlienenförmig ausbildet sind, wobei die Drehrichtung (11) auf der äusseren Mantelfläche entgegengesetzt zur Drehrichtung (3) der Rillen (19) auf der inneren Mantelfläche ist.
  6. Kunstfaserseil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Manteldicke (20) an der dünnsten Stelle s= 0,1 mm ist.
  7. Aufzugsanlage mit einem Kunstfaserseil nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Antrieb durch eine Seilscheibe oder eine Seiltrommel.
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