CORREA CON CON ROL INTEGRADO DESCRIPCION
La invención se relaciona con una correa comprendiendo varios cordones sintéticos que se extienden a una distancia y que están incrustados en u revestimiento de correa. Correas de esta naturaleza son particularmente apropiadas para el uso come medios de soporte o medies de accionamiento en una instalación ce elevador. Cables portantes son un elemento mecánico expuesto a fuerte carga en la tecnología de transporte, particularmente en elevadores, construcción de qrúas y en la minería. La carga de cables impuisados que se usan, por ejemplo, en la construcción "dé "~e e~vaclb esy son en particular de capas múltiples. ?? el caso de instalaciones de elevadores convencionales, el marco de cabina de una cabina guiada en un cubo de elevador y un contrapeso están unidos entre si mediante varíes cables de acero de cordones con el fin de elevar o bajar la cabina y el contrapeso, los cables corren sobre una polea motriz que es impulsada per un motor de accionamiento. El momento motriz es impuesto mediante fricción a .la respectiva sección de cable que hace contacto con la polea motriz a través del ángulo abrazado. Los cables sufren en esto cargas de tracción, de flexión, de presión y de torsión. Dependiendo ce la situación, las tensiones generadas tienen un mpacto negativo sobre el estado riel cable. Debido a la sección transversal usualmente redonda de un cable de acero de cordones, el cable puede torcerse al correr por la periferia de una polea y sufre debido a esto cargas de flexión en las más diversas direcciones. Además de las exigencias sobre la resistencia, para instalaciones de elevador existe además el requerimiento de masas tan reducidas como sea posible por razones energéticas. Cables de fibra sintética, por ejemplo de poiiamidas aromáticas, particularmente aramidas, con cadenas de moléculas orientadas en alto grado, cumplen este requerimiento mejor que cables "de acere" " Cables construidos de fibras de aramida tienen, con misma sección transversal y misma capacidad de carga, en comparación con los cables de acero convencionales sólo una cuarta a una quinta parte del pesos especifico de cable. En contraste de acero, la fibra de aramida, sin embargo, tiene una resistencia transversal esencialmente inferior en relación con la capacidad de carga longitudinal debido a la orientación uniforme de las cadenas de moléculas . También estes cables construidos de fibras de aramida son sujetos a fenómenos de tercedura y esfuerzos de flexión que pueden causar fatiga c re ura del cable. Además de ios cables más diversos existen también correas de aplicación industrial. Correas se emplean principalmente en la industria de automotores, por ejemplo como correa trapezoidal, o en la industria de maquinaria. Dependiendo del grado de esfuerzo, correas de esta naturaleza son reforzadas con acero. Estas son, usualmente, correas sinfín. El control de una correa sinfín es relativamente complejo y no se aplica en el sector de automóviles per razones de costos. La industria de automotores, por lo tanto, ha optado per el camino de limitar la vida útil de la correa empleada para asegurar que una correa es cambiada antes de que exista el riesgo de fallar. Un limitación de vida tftiT~¾~sT'"es'"'apropiada sólo en caso de cantidades grandes ya que en este caso es posible hacer las investigaciones previas necesarias, y con correas que son fáciles de sustituir. También existen ya instalaciones de elevadores donde se emplean correas dentadas, tal como se describe, por ejemplo, en la solicitud de patentes con el título "Elevador con medie de transmisión de tipo correa, particularmente con correa trapezoidal dentada, como medio portador y/o medio impulsor", del mismo solicitante de la presente invención. Una correa dentada es un medio de transmisión libre de resbalamiento que corre, por ejemplo, en. forma sincronizada con un polea motriz. La capacidad de carga de los di entes de la correa dentada y la cantidad de ios dientes encajados determinan la capacidad de transmisión . Para crear una polea que se puede emplear como medio portador o medio impulsor completo, y sobre todo confiable, debe ser posible garantizar que se reconozcan indicios de fatiga de la correa y sobre todo el riesgo amenazador de re ura. Una limitación de vida útil, tai como existe previamente, por ejemplo, en la industria de automotores, es menos apropiada en el caso de una correa destinada al uso como correa portadora o medio impulsor para un elevador. "" "' " Otros medios de control - come el con rol óptico - que ha probada su utilidac e el cado de cables de acero-, no pueden emplearse en el caso de correas, ya que los cordones de una correa están incrustadas en una revestimiento y sen, por lo tanto invisibles. Otros mé odos de control como control con rayos x o control con ultrasonido no son económicos en la aplicación de una correa en el sistema de elevador. La invención tiene el objeto de ofrecer una correa cuyo estado puede ser vigilado. Es un objetivo en particular de la invención ofrecer una correa que comprende medios de control y que pueda emplearse como medio portador o impulsor, entre otras, para instalaciones de elevador. Este objetivo se logra inventivamente mediante una correa con las características indicadas en la reivindicación 1. Las reivindicaciones dependientes comprenden perfeccionamientos y/o modalidades convenientes y ventajosos de la invención definida por las características de la reivindicación 1. La invención se describe a continuación mediante los ejemplos de ejecución representados en los dibujos. Muestra : figura 1, una vista esquemática de una instalación de elevador con una cabina unida con un contrapeso a través de' üná-colrreá- ortadora inventiva; figura 2A una vista lateral de una polea motriz con una sección de una correa portadora, según la invención ; figura 2B una vista de sección transversal de una correa portadora, según la invención; figura 2C una sección aumentada de una vista de sección transversal de .;na correa portadora, según la invención ; figura 3A una sección aumentada de una vista de sección transversal de otra correa portadora, según la invención;
figura 33, una sección aumentada de una vista de sección transversal de otra correa porteadora, según la invenció ; figura 4, una sección aumentada de una vista de sección transversal según la invención; figura 5, una vista de sección transversal de una correa trapezoidal dentada, según la invención; figura 6, una vista en perspectiva de una correa dentada, según la invención. Elementos constructivos iguales, respec ivamente con funcionamiento igual, tienen en todas las figuras, los mismos símbolos de referencia, aún cuando no tienen la misma configuración en detalles. Las figuras no están realizadas a escara. Según la figura 1, una cabina guiada en un cubo 1 está colgada en una correa 3 porr.adora inventiva (correa portadora) que comprende preferentemente haces de fibras de fibras de aramida y que corre por una polea 5 motriz unida con un motor 4 de accionamiento. En la cabina 2 se encuentra una unión 6 de extremo de correa en la que la correa 3 portadora es fijada con un extremo. El respectivo otro extremo de la correa 3 portadora está fijada de 1 misma manera en un contrapeso 7 que también es guiado en el cubo 1. El arreglo mostrado es una así llamada suspensión 1:1, que se caracteriza porque la correa 3 portadora inventiva es flexionada tan sólo en una dirección, ya que da vuelta tan sólo por una polea 5 motriz sin cambio ce dirección por otra polea, como seria el caso er. una suspens ion 2:1. ?1 peso relativamente bajo ce correas portadoras con cordones sintéticos ofrece la ventaja de que en instalaciones de elevador se puede prescindir en parte o completamente a las correas usuales de compensación. Eventualmente, sin embargo, puede preverse una correa de compensación no obstante el uso de correas cor. cordones sintéticos ligeros. Una correa de compensación semejante se fija entonces de manera similar en su primer extremo en el extremo inferior de la cabina 2, desde donde la correa de compensación""" ieva",""""'por ejemplo, por unas poleas de inversión colocadas en el fondo 10 del cubo hacia el contrapeso 7. Con la finalidad de aumentar la seguridad de sistemas en los que se emplean correas, se debería prever un sistema de control. Investigaciones aieron como resultado que un control del revestimiento de correa no proporciona resultados confiables. Roturas o fatiga de los cordones que la dan su resistencia en dirección longitudinal pueden permanecer sin detectar en un control tan sólo del reves imiento de la correa y pueden causar una falla repentina de una correa.
Más apropiado parece ser entonces un control directo de los cordones. Pero en un control asi de directo es problemático, sin embargo, que ios esti amientos de flexión que se presentan en la correa durante su recorrido por una polea motriz son relativamente pequeños. Lo último se debe al hecho que usualmente se selecciona para el espesor de la correa un valor relativamente bajo en consideración de la aplicación típica en instalaciones de elevador, en comparación, por ejemplo, con el espesor de un cable portador correspondiente apropiado para la misma aplicación. Tan solo por razones geométricas, un filamento en el interior de una correo experimenta en el recorrido por una pelea motriz bajo carga un estiramiento de flexión esencialmente menor que"üñ filamento en un cable de diseño correspondiente bajo la misma carga. Otra particularidad de correas reforzadas con cordones en comparación con un cable formado de cordones resulta de la construcción interna ce la correa respectivamente cal cable. Mientras que los cordones en la correa se extienden en un revestimiento de correa y por lo tanto no ha^en contacto entre sí, ios cordones en un cable sor. entrelazados usualmente de manera tal que una multiplicidad de cordones contiguos hacen contacto entre sí. Cuando el cable está expuesto a carga es posible que se presenten interferencias pa ticularmente en puntos de contacto de cordones contiguos que están relacionados con estiramientos de flexión particularmente fuertes en los puntos de contacto. Interferencias correspondientes no se presentan para los cordones dispuestos aisladamente entre si en una correa bajo una carga correspondiente de la correa. En comparación con las condiciones características para cables, el control de una correa debe ser correspondientemente sensible y precise. Una solución para el control de correas no es conocida hasta ahora. Una correa 13 inventiva para el uso en una instalación de elevador se muestra en las figuras 2A a 2C. La correa 13 comprende al menos dos cordones 12 cen hilos sintéticos trenzados que están diseñados para absorber el esfuerzo en direccTÓTí longi udi al. Los cordones 12 se extienden paralelamente entre si y están dispuestos a una distancia X entre si. Los cordones 12 están incrustados en un revestimiento 15 de correa común. Al menos uno de los cordones 12 comprendo un hilo 14 de indicador eléctricamente conductor que está trenzado junto con ios hilos sintéticos del cordón 12 y que contiene fibras (filamentos) de una materia eléctricamente conductora, por ejemplo, de carbono, metales duros como carburo de tungsteno, boro o materias sintéticas eléctricamente conductoras. El hilo 14 indicador está dispuesto en forma excéntrica en el cordón 12, tal. como se muestra en la figura 2C. Para que sea posible garantizar que el ilo 14 indicador se rompa o muestre síntomas ce faciga antes que los hilos sintéticos del cordón 12, el estiramiento de rotura (sui-:/ del hilo 14 indicador debe ser inferior al estiramiento de rotura (su:-, tMcl de los hilos individuales sintéticos del cordón 12. El estiramiento de rotura e-L-, :-d y el estiramiento de rotura ~ra son índices materiales.
Además, el hi lo 1¿ indicador debe sor posible de contactar para permitir el control eléctrico de la integridad del hilo 14 indicador. Hay otras condicione.- que deben cuidarse para permitir un control seguro de la correa 13. Es importante que la posición del hilo 24 indicador dentro ~~del'" cordón"" 21 sea seleccionado de manera tal que ios filamentos del hilos 24 indicador se fatiguen o rompan antes que un condón sintético del cordón 21. En ol caso extremo el hile 24 indicador se encuentra en la periferia exterior del cordón 21, y a saber exactamente en aquel lado de la correa 23 que se expone a mayor carga de flexión, tal como se muestra en la figura 3A mediante la trama. De esta manera so asegura que el hile 24 indicador sufra siempre una carga de flexión que es al menos tan grande come la carga de flexión máxima de un hilo sintético del cordón 21. Los hilos sintéticos se indican en la figura 3A esquemáticamente como círculos con periferia blanca. Con una dispos ión según la figura 3A es suficiente establecer que el estiramiento de rotura euiC( Ind del hilo 24 indicador es inferior que el estiramiento de rotura e??;, Trag de los hilos sintéticos individuales del cordón 21. Los cordones 21 están incrustados en un revestimiento 25 de correa. Otra correa 33 según la invención se muestra en la figura 3B. En esta, el hilo 34 indicador se ubica en el interior del cordón 31 en aquel lado visto desde el centro de cordón que se encuentra en el lado de la correa 33 que está expuesta al mayor esfuerzo de flexión, tal como se muestra en la figura 3B mediante la trama. En un arreglo semejante, los hilos sintéticos con trama sufren una carga de flexión que es mayor o igual a la carga de flexión que recibe él h"l~Tó 3~4 indicador. Los cordones 31 están incrustados en un revestimiento 35 de correa. Para asegurar en un arreglo asi que el hilo 34 indicador es el que muestre los síntomas de fatiga o que rompa antes de que uno de los hilos sintéticos del cordón 31 se fatigue o se rompa, se debería cumplir la siguiente condición: El estiramiento de rotura su:r., :nd del hilo 34 indicador debe estar menor per ur: factor A que el estiramiento de rotura Eui c, Trag de los hilos sintéticos individuales del cordón 31, siendo que el factor A depende, entre otras cosas, de la posición del hilo 34 indicador dentro del cordón 31. Típicamente, para A aplican las siguientes condiciones: 0.2 < A < 0.9 y preferentemente 0.3 < A < 0.85. Arreglos así, sin embargo, son costosos en su producción porque se tiene que garantizar que el cordón está incrustado en el revestimiento de corea de manera tai que el hilo indicador siempre esté orientado hacia "arriba" (posición entre 9 horas y 15 horas) y se extienda en línea recta paralelamente a la dirección longitudinal de la correa. Ensayos dieren como resultado, sin embargo, que no es posible llevar a cabo esto a un costo aceptable, entre otras cosas porque les hilos sintéticos individuales del cordón están trenzados para proporcionar a la correa la capacidad de carga deseable. Según la invención, se pueden form la r las s iguieñt~e~s~"condi"c~i"on"és'""que deben cumplirse para permitir un control seguro de la correa: 1. La materia de ios hilos indicadores y la materia de los hilos sintéticos del cordón deben seleccionarse de manera tai que el estiramiento de rotura £uit, ind de los hilos ndicadores es inferior ai estiramiento de rotura e·a1?, ?rdg de ios hilos sintéticos individuales de los cordones; 2. Por motivos de tecnología de producción, el hilo indicador debe trenzarse junto con les hilos sintéticos del cordón; de esta forma, el hilo indicador forma una unión estrecha con los hilos sintéticos colindantes y recibe siempre una carga de flexión que es comparable a la carca de flexión de los hiles sintéticos colindantes. Es decir, el hilo indicador corre en fcrrr.a de espiral a lo largo de ia dirección longi udinal de la correa. Si el hilo indicador no se encuentra en la periferia externa del haz de fibras, entonces la siguiente condición aplica adicionalmente : 3. Tanto más el hilo indicador se encuentra en el interior del cordón, tanto menor debe ser e.l estiramiento de rotura e,; !;? Ird del hilo indicado ; Consideraciones de optimación y simulaciones dieron como resultado que se debe cumplir pre erentemente la "siguiente "condición ara poder garantizar un control seguro en consideración del estiramiento de flexión de la correa respectivamente de los hilos: ^eff. Trag * íuiUnd < Q gg siendo que para el estiramiento en el radio R nd de hilo indicador (medido desde el centro- del cordón tal como se define en Fig. 2C! aplica:
D + d con suit, : estiramiento de rotura del hilo indicador respectivamente de las fibras del hilo indicador EuJ-., T:¿=: estiramiento ce rotura del hilo sintético respectivamente de las fibras sintéticas: D: diámetro de la polea motriz d: espesor de la correa (si el cordón se encuentra a la mitad del espesor de correa) Rmd.' distancia radial del hilo indicador, medida desde el centro del cordón (véase Fig. 2C) RTr3g: distancia radial del hilo sintético más externo medida desde el centro del cordón (véase Fig. 2C) Según la inecuación precedente puede determinarse como debe seleccionarse el estiramiento de rotura euit, Ir.c; para el hilo indicador en función de la posición ( caracterizarla por R-r;d) del hilo indicador en el interior del cordón, para gue los filamentos del hilo indicador se rompan antes, en caso de una carga de la correa, gue ios hilos sintéticos contiguos al hilo indicador. El factor 0.88 en la inecuación es un valor empírico gue se determinó de manera tai que el comportamien o del hilo indicador permita concluir con seguridad suficiente sobre el comportamiento de rotura de los hilos sintéticos. Pero la inecuación precedente es válida sólo si el hilo indicador no se encuentra en el centro del cordón y, consecuentemente, el efecto del estiramiento de flexión es dominante para el comportamiento de rotura del hilo indicador . S se dispone ei hilo indicador en el cenr.ro o cerca del centro del cordón, entonces el comportamiento de rotura del hilo indicador es determinado menos por el estiramiento de flexión que por la carga de estiramiento. En el último caso se r.ienen condiciones para ei hile indicador en caso de carga que corresponden a un hilo en una correa recta, solo expuesta a cj-.rga de estiramiento o en un cable sólo expuesto a carga por estiramiento. En este caso limítrofe, se da una sensibilidad suficiente del hilo indicador si se cumple la inecuación. -^-<0.88 ^ulLTrag
El valor límite 0.88 está determinado de manera empírica ~~~ para'""'permitir conclusiones confiables sobre una defecto de los hilos sintéticos. Según la invención se pueden usar, por ejemplo, hilos sintéticos do aramida. Aramida tiene una resistencia buena a la flexión alternante y un estiramiento de rotura £ui-,Trac específico alto. Los cordones de la correa pueden tener direcciones de estiramiento contrarias. Fibras de carbón, por ejemplo, han resultado ser particularmente apropiadas como filamentos para el hilo indicador porque son más rígidas (es decir, menor estiramiento de rotura £ i-_ 1:,d) que aramida y porque son conductores eléctricos v además económicas en la producción . El revestimiento de ccrrea ccrcprende una materia sintética. Las siguientes materias sintéticas sen particularmente convenientes como revestimiento de correa: hule, caucho-neopreno, peliuretano, polioiefina, polivinilcloruro o poliamida. Según la invención, el revestimiento de correa puede tener una forma de sección transversal den forma de haltera, cilindrica, ova ada, cóncava, rectangular o cuneiforme . Otra modalidad de la invención se muestra en la figura 4 como sección transversal esquemática. La correa 43 comprende un total de cuatro cordones 41 paralelos. Cada cdr Óñ 41' comprende varios hilos sintéticos y respectivamente un hilo 44 indicador que están trenzados entre si. Los hilos 44 indicadores se extienden en cada cordón 41 en forma de espiral a lo largo de la dirección longitudinal de la correa 43. En el ejemplo mostrado, los hilos 44 indicadores, vistos desde la izquierda a derecha, se encuentran aproximadamente a las 12 horas, a la 1 hora, a las 9 horas y a las 4 horas. Si se corta la misma correa 43 en otro punto, se presentaría una imagen diferente, lo que concierne la posición de los hilos 44 indicadores. La invención es aplicable en todas las correas que comprenden cordones sintéticos para refuerzo. Ejemplos son: correas planas, correas de pcli-V, correas 53 trapezoidales dentadas (por ejerr.pic, tal como se muestra en la figura 5i , o correas 63 dentadas (en forma de trapecio - como se nuestra, por ejemplo, en la figura 6) . Una correa 53 trapezoidal dentada, tal como se muestra en la figura 5, muestra todo un número de cordones 51 de extensión paralela que están incrustados en un revestimiento 55 de correa. Una correa 63 dentada de trapecio, tal como se muestra en figura 6, muestra todo un número de cordones 61 que se extienden en forma paralela que están incrustados en un reves imiento 65 de correa. Según la invención, un cordón sintético puede T'érfé "" "varios hilos indicadores. En otra modalidad, la correa tiene varios cordones paralelos. Un primer cordón comprende un primer hilo indicador que tiene i.;n primer estiramiento de rotura Í^ , indi ¦ Un segundo cordón comprende un segundo hilo indicador que tiene un segunde estiramiento de rotura sui , In:;2. Si ahora es aplicaba e la siguiente condición > e??-,t.-?*.: entonces la primera fibra de carbón responde primero ya que esta fibra de carbón es más sensible. Según la instalación de elevador, en este caso puede producirse una reacción predeterminada. Se puede colocar, por ejemplo, un 11ama .do ce servicio, o se puede limitar la operación de elevador. Si ahora falla también la segunda fibra de carbón, entonces se puede parar, por ejemplo, la operación de elevador por com leto. Asi es posible también que varios cordones contienen respectivamente un hilo indicador con el mismo estiramiento de rotura euit,ma y el incremento de la cantidad de cordones con falla sirve co e criterio de incitar una reacción apropiada. Según la invención puede emplearse un mando indicador que averigua con técnica de medición si las propiedades de una fibra de carbón han cambiado o si una fibra de carbón a sido interrumpida. Para esto se pueden conectar, por ejemplo, en forma conductiva las fibras de carbón de los haces de fibras en un extremo de la correa . Err~""el""" otro extremo de la correa puede realizarse, por ejemplo, una medición de resistencia para hacer detectable cualquier cambio. El mando indicador puede tener, per: ejemplo, uno o varios comparadores y uno o varios convertidores análogo/digital que efectúan una conexión con el mando de elevador usualmente realizado en forma digital. La invención permite por primera vez una detección confiable y a tiempo de fatiga y roturas de les haces de fibras que proporcionan capacidad de carga a una correa. Una correa asi puede intercambiarse a tiempo.