[0001] Die Erfindung betrifft eine Treibscheibe für Aufzüge und deren Herstellungsverfahren.
[0003] Gemäss den Betriebserfahrungen können die nach der obigen Technologie hergestellten
Treibscheiben - selbst bei sehr sorgsamer Betriebsbedingung - eine akzeptable Lebensdauer
nicht erreichen, da der allzu schnelle Verschleiss der gusseisernen Seilnuten durch
das Stahlseil einen vorzeitigen Seilaustausch erforderlich macht. Dadurch aber wird
der Kostenaufwand für Erhaltung der Anlage beträchtlich erhöht, ganz abgesehen von
den zwangsläufig anfallenden Stillstandkosten der Aufzüge, die insbesondere bei vielstöckigen
Wohngebäuden für die Bewohner schwer erträgliche Unbequemlichkeiten, Zeitverluste
und Ärgernisse erbringen. Für die Betreiber solcher Anlagen wäre es akzeptabel, wenn
die Lebensdauer der Kombination "Treibscheibe - Stahlseil" wenigstens einen Benützungszyklus
von etwa 10 Jahren gestatten würde. Leider kann dieser wünschenswerte Kennwert heute,
mit den Treibscheiben aus Lamellengraphit-Gusseisen nicht einmal angenähert erzielt
werden.
[0004] Bei den Treibscheiben ist der zulässige maximale Rillendruck von der Härte des Nutenwerkstoffs
abhängig. Eine Vergrösserung der herkömmlichen Werkstoffhärte der aus Lamellengraphit
als Gusseisenstück hergestellten Seilnut von HB = 180 kp/mm
2 wäre auch schon deshalb wünschenswert, da nach den heute gültigen Grundprinzipien
der Treibscheibenbemessung das Seil als kontinuierliche Fläche, der Rillendruck aber
als gleichmässig verteilte Last angenommen werden muss. Das aber entspricht nicht
ganz der wirklichen Lage, da ja die Belastung des Stahlseils keineswegs "gleichmässig
verteilt" zu betrachten ist, sodass in den Berührungspunkten (der Scheibennut - Stahlseil)
"Herzische Spannungen" auftreten.
[0005] Ferner ist der Verschleiss der Treibscheibenrille - bei ansonsten richtiger Planung,
Fertigung, Einbau und vorschriftsmässigem Betrieb - ausschlaggebend abhängig von auftretendern
Seilgleiten bzw. Seilschlüpfen. Die relative Geschwindigkeit des Gleitens bzw. Schlüpfens
zwischen Nut und Seil könnte prinzipiell durch eine Erhöhung der Treibfähigkeit verhindert
werden, diesem aber setzt der maximal zulässige Rillendruckwert eine Grenze, der wiederum
eine Funktion der Treibscheibenhärte ist.
[0006] Das Patentdokument
DE 1120702 offenbart eine Treibscheibe mit zwei Sektoren (2,3), wobei der Sektor (2) aus einer
Gusslegierung G Al Si besteht und der Sektor (3) aus einem weicheren, lederartigen
thermoplastischen Kunststoff besteht. Aufgabe für die Einführung des thermoplastischen
Kunststoffes ist die Verbesserung der Seilmitnahmefähigkeit.
[0007] Aus der Patentschrift
EP 279896 ist ein Verfahren zum Herstellen von Treibscheiben von Aufzuganlagen bekannt, wobei
die äussere Fläche der Treibscheibe, wenigstens die seilführenden Rillenoberflächen,
einem Härtungsverfahren unterzogen wird.
[0008] Nach einem Merkmal dieser Patentschrift ist es bei grösseren Beanspruchungen von
Vorteil, wenn nach der Fertigbearbeitung der seilaufnehmenden Nutoberflächen, diese
einem Härtungsverfahren, vorzugsweise einem Flammenverfahren unterzogen werden. Dieser
Massnahme ist es z.B. zu verdanken, dass bei Treibscheiben von gleichen Abmessungen
und gleicher Gusstechnologie - der verschiedenen Belastung entsprechend - Seilrillen
von verschiedener Oberflächenhärte auszugestaltet, noch dazu mit einem relativ geringen
Kostenaufwand.
[0009] Das in der Patentschrift
EP 279896 beschriebene Härten der Treibscheibe erhöht die Traktion, jedoch kann das Material
verspröden und Rissbildungen Vorschub leisten. Diese Unregelmässigkeiten führen zu
einer verkürzten Lebensdauer der Treibscheibe. Obwohl also die Verschleissbeständigkeit
der Treibscheibe durch das Härten erhöht wird, wird die Lebensdauer der Treibscheibe
durch die Verbreitung der Risse andererseits verkürzt.
[0010] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beheben und eine Treibscheibe
für Aufzüge und deren Herstellungsverfahren vorzuschlagen, welche Treibscheibe gehärtet
ist und nicht rissanfällig ist bzw. nicht zur Rissbildung neigt.
[0011] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Treibscheibe gelöst, welche Treibscheibe
mindestens zwei Sektoren aufweist, wobei mindestens ein Sektor gehärtet ist und mindestens
ein Sektor nicht gehärtet ist.
[0012] Vorteilhafterweise ist die Treibscheibe aus einem Stück gegossen oder gefertigt.
Durch das sektorenweise Härten der Treibscheibe lösen sich während des Härtens entstehende
Spannungen leichter und die Wahrscheinlichkeit einer Rissbildung wird deswegen reduziert.
[0013] Mit Härte wird hier jeder mechanische, thermische oder chemische Prozess verstanden,
welcher die Gefüge eines Materials modifiziert und dadurch seine Härte erhöht.
[0014] Mit Oberfläche der Treibscheibe wird hier die äussere zylindrische Fläche der Treibscheibe
gemeint, welche die Seile trägt und welche während des Aufzugsbetriebs abgenutzt wird.
[0015] Die Sektoren der Treibscheibe sind hier als die zylindrischen Kreisausschnitte der
Treibscheibe definiert, die in einem Winkelbereich vom Zentrum der Treibscheibe abgegrenzt
und ausgemessen werden. Der Winkel des Sektors wird durch die beiden Sektorenseiten
und begrenzt.
[0016] Mit Härten eines Sektors wird sowohl die Bildung einer dünnen gehärteten Schicht
an der Oberfläche der Treibscheibe, die im Winkelbereich des Sektors unterliegt, gemeint,
bzw. das Härten des Materials dieses Sektors unterhalb der Oberfläche der Treibscheibe.
[0017] Die Erfindung wird anhand der folgenden Figur 1 eingehender erläutert.
[0018] Fig. 1 zeigt eine gehärtete Treibscheibe 1 für Aufzüge nach einer bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
[0019] Für normale Inanspruchnahme, d.h. als Aufzug für ein Wohngebäude mittlerer Bauhöhe
wird eine sechsrillige Treibscheibe von 638 mm Nenndurchmesser fabriziert. Als Basiswerkstoff
wird in bekannter Weise vom hämatitischen Grundroheisen ausgegangen, das 4,3 - 4,6
% Kohle, 0,0015 - 0,05 % Mangan; 2,26 - 2,75 % Silizium und 0,035 - 0,11 % Phosphor
enthält.
[0020] Dem geschmolzenen Basisroheisen wird im vorliegenden Falle Ferrosilizium als Legierungswerkstoff
zugegeben, welcher 73 % Silizium, 0,7 % Mangan, 0,1 % Phosphor und 0,08 % Schwefel
enthält.
[0021] Als nächstfolgenden Schritt des Verfahrens wird der Schwefelgehalt des Schmelzbades
unter 0,01 %, - im vorliegenden Falle auf 0,008 % - vermindert, bzw. eingestellt.
Dazu wird Magnesiumkoks benutzt, der bei 1480 °C Temperatur in das Schmelzbad gelangt.
Die Einführung des Magnesiumkokses in das Schmelzbad erfolgt in der Weise, dass dieser
Zuschlag unter den Spiegel des Schmelzbades eingebracht wird.
[0022] Unmittelbar vor dem Giessen wird die sekundäre Modifizierung mit Ferrosilizium durchgeführt,
zur Verbesserung der Homogenität des Grundgewebes.
[0023] Hierauf folgt das Giessen in die Gussform bei 1320 °C Temperatur. Die vollständige
Abkühlung erfolgt in der Sandform in ca. 9 Stunden.
[0024] Danach wird das abgekühlte Gusstück zwecks Entspannung normalisiert. Dabei wird zunächst
das Gusstück im Ofen in bekannter Weise auf 920 °C vorgewärmt, und - nach 4 Stunden
Warmhalten bei dieser Temperatur im Ofen - auf 900 °C gekühlt. Danach wird das abgekühlte
Gusstück in bekannter Weise auf die Nennbemessungen fertigbearbeitet.
[0025] Nach den Ergebnissen der mit den in obiger Weise befertigten Treibscheiben durchgeführten
Prüfungen werden am Seilführungsmantel Härtewerte: HB = 210-260 kp/mm
2 gemessen, (mit einer Kugel von 10 mm Durchmesser, bei 30 kN Belastung). Die Materialprüfung
weist nach, dass der Werkstoff des Gusstücks eine ferritische - perlitische Basis
hat (mit ca. 30 % Ferrit, Werkstoffgüte: F 30; die Feinheit des Perlits: Pf = 1,4),
somit ein Kugelgraphit-Gusseisen mit gleichbleibender Graphitform und Graphitverteilung
ist (die Kennwerte für die Graphitform lauten: Ga 9-10; Graphitgrösse: Gm 45; (dessen
Festigkeitseigenschaften die auf GÖV 500 bezüglichen Standardvorschriften überschreiten,
d. h. R
p 0,2 = 406 - 459 MPa; R
m = 602 - 658 MPa; A
5 = 2,3 - 3,6 %).
[0026] Das Kugelgraphit-Eisen enthält: 2,8 - 3,15 % Kohle; 2,8 - 3,1 Silizium; max. 0,3
% Mangan; max. 0, 2 % Phosphat; sowie 0,008 % Schwefel.
[0027] Ein solches Gusstück kann leichter zerspannt werden, wie das herkömmliche Gusseisen
aus Lamellengraphit, was für die spanabhebenden Werkzeuge z. B. eine um 30 % längere
Lebensdauer ergibt. Hierdurch aber wird der Kostenaufwand für eine längere Lebensdauer
der Werkzeuge weiter vermindert.
[0028] Das Arbeitsstück wird nach der Fertigbearbeitung einer nachträglichen Wärmebehandlung
mit nachträglichem Härten unterzogen. Diese Wärmebehandlung hat zum Ziel, die Härte
der Oberfläche 2 der Treibscheibe und insbesondere die Härte der Oberfläche der Rillen
weiter zu erhöhen und gleichzeitig eine Rissbildung zu vermeiden.
[0029] Diese Wärmebehandlung der Rillenoberfläche wird durch Härten, bzw. durch eine, bei
850 °C verrichtete Flammenhärtung durchgeführt. Dabei wird die mit regulierbarer Drehzahl
rotierende Treibscheibe, bzw. deren Rillen mit einem spezialen Gasbrennerkopf auf
einmal zugleich erhitzt. Der wärmebehandelte Rillenbereich wird danach sofort abgekühlt,
beispielweise durch Verdrehen der Treibscheibe. Durch die Rotationsgeschwindigkeit,
d. h. durch die Drehzahl der Treibscheibe kann die Dicke der gehärteten Schicht 5
der Rillenoberfläche reguliert werden, die in bevorzugter Ausführung 1 - 1,5 mm beträgt.
Der gewünschte Glühwärmegrad kann auf Grund der Farbe (Sauerkirschenrot) in der Praxis
festgestellt und identifiziert werden.
[0030] Das Härten erfolgt sektoriell. Fig. 1 zeigt beispielweise die gehärtete Schicht 5
eines Sektors mit einem Winkelbereich α. Der Winkel α wird durch die Sektorenseiten
5a und 5b begrenzt.
[0031] Ein Sektor 3 der Treibscheibe, der in einem vom Zentrum ausgemessenen Winkelbereich
α von 25° unterliegt, wird zuerst gehärtet. Der anliegende Sektor 4 der Treibscheibe,
der in einem vom Zentrum ausgemessenen Winkelbereich von 5° unterliegt, wird dann
hingegen nicht gehärtet. Das sektorielle Härten der Winkelbereiche wird über den gesamten
Kreis der Treibscheibe durchgeführt, d.h. 12 Mal 25° gehärtet getrennt durch 12 Mal
5° ungehärtet. Die Treibscheibe besteht also schliesslich aus einer regelmässigen
Folge von gehärteten und nicht gehärteten Sektoren. Die Sektoren der Treibscheibe
werden nach der bevorzugten vorliegenden Ausführung der Erfindung sequentiell um den
ganzen Umfang der Oberfläche der Treibscheibe gehärtet und nicht gehärtet. Ein gleichzeitiges
Härten von allen Sektoren ist auch prinzipiell denkbar. Auch sind unregelmässige Folgen
von gehärteten und ungehärteten Sektoren möglich.
[0032] Die gemessenen Rillenhärtewerte ergeben sich mit HB = 480-500 kp/mm
2 für die gehärteten Sektoren. Solche Werte ergeben bei den in der Praxis vorkommenden
Beanspruchungen für die Betreiber eine sie befriedigende, lange Lebensdauer, und die
Sicherung eines wirtschaftlichen Betriebes.
[0033] Über ihre im obigen bereits erwähnten Vorteile hinausgehend ist noch ein wichtiger
Vorteil dieser Erfindung, dass für die verschiedenen Belastungsverhältnisse mit der
gleichen, universal anwendbaren Technologie Treibscheiben hergestellt werden können,
welche dann nötigenfalls nach der Fertigbearbeitung den oben beschriebenen Oberflächenhärteverfahren
unterzogen werden können. Damit aber kann die jeweilige optimale Oberflächenhärte
und Verschleissbeständigkeit eingestellt werden, da ja die mit dem Verfahren gemäss
der Erfindung zustandegebrachte Kugelgraphit-Stoffstruktur hierzu die Möglichkeit
bietet. Als Folge des Einsatzes einer Treibscheibe mit erfindungsgemäss längerer Lebensdauer
und verbesserter Verschleissbeständigkeit wird eine Gewichtseinsparung erzielt.
[0034] Nach den Betriebsergebnissen haben die nach dem obigen Verfahren hergestellten Aufzugtreibscheiben
bei Normalbeanspruchung, d.h . bei einem mittelhohen Wohngebäude von acht Stockwerken
eine - im Vergleich zu den herkömmlichen Aufzugtreibscheiben - wesentlich erhöhte
Verschleissfestigkeit und können demzufolge wesentlich länger betrieben werden. Demzufolge
aber kann die Summe der Zwangsstillstandszeiten wesentlich verkürzt werden.
[0035] Statt des Flammenhärtens kann auch das Induktionshärten der Oberfläche der Treibscheibe
eingesetzt, was zu ähnlichen Resultaten führt.
[0036] Die Tiefe des gehärteten Materials kann beliebig variiert werden. Im Minimalfall
wird nur eine dünne Schicht der Treibscheibenoberfläche gehärtet, die wenige Mikrometer
beträgt. Im extremen Fall wird ein ganzer Sektor der Treibscheibe gehärtet, wobei
die gehärtete Zone bis zum Zentrum der Treibscheibe gelangt.
[0037] Die sektoriell gehärteten Treibscheiben von Aufzugsantrieben finden Einsatz unabhängig
vom Antriebstyp, d.h. mit Getriebe, getriebelos oder Riemenvorgelege.
[0038] Alle Geometrievarianten des sektoriellen Härtens, Anzahl Segmente, Winkelaufteilung
etc. sind vorstellbar und führen zu positiven Resultaten, unabhängig vom Produktionsverfahren
der Treibscheibe und des Härteprozesses respektive deren Bedingungen und Mittel.
[0039] Für alle möglichen Rillenformen der Treibscheibe erfolgt eine Reduktion der Rissbildung.
[0040] Unabhängig von der Materialwahl der Treibscheibe, das auch ein nicht Gussmaterial
sein kann, wirkt sich sowohl das sektorielle Härten über der Umfangsoberfläche der
Treibscheibe als auch ein segmentweises Durchhärten der Treibscheibe positiv aus.
[0041] Auch können die gehärteten Segmente senkrecht zur Seilrille liegen oder sie können
in einem Winkel, also diagonal zur Treibscheibenoberfläche liegen. Dasselbe Härten
ist auch bei zweigeteilten Seilscheiben möglich, wobei eine Nachbearbeitung, d.h.
ein Nachschleifen der Rillen, notwendig wird um die Laufruhe bei schnelllaufenden
Aufzügen sicherzustellen.
1. Treibscheibe (1) für Aufzüge mit mindestens zwei Sektoren (3, 4), wobei die Sektoren
als (3, 4) zylindrische Kreisausschnitte der Treibscheibe definiert sind, die in einem
Winkelbereich (α) vorn Zentrum der Treibscheibe (1) abgegrenzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Sektoren (3, 4) aus derselben metallischen Legierung bestehen, wobei mindestens
einer der Sektoren (3) gehärtet ist und mindestens ein anderer der Sektoren (4) nicht
gehärtet ist.
2. Treibscheibe für Aufzüge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sektor im Winkelbereich (α) von 15° bis 35° gehärtet ist und mindestens
ein Sektor im Winkelbereich von 1° bis 15° nicht gehärtet ist.
3. Treibscheibe für Aufzüge nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sektor durch Induktionshärtung und/oder durch Flammenhärtung gehärtet
ist.
4. Treibscheibe für Aufzüge nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibscheibe aus einer regelmässigen Folge von gehärteten und nicht gehärteten
Sektoren besteht.
5. Verfahren zum Herstellen von Treibscheiben (1) für Aufzüge mit mindestens zwei Sektoren
(3, 4), wobei die Sektoren (3, 4) als zylindrische Kreisausschnitte der Treibscheibe
definiert sind, die in einem Winkelbereich (α) vom Zentrum der Treibscheibe (1) abgegrenzt
sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Sektoren (3, 4) aus derselben metallischen Legierung bestehen, wobei mindestens
einer der Sektoren (3) gehärtet ist und mindestens ein anderer der Sektoren (4) nicht
gehärtet ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sektor im Winkelbereich von 15° bis 35° gehärtet wird und mindestens
ein Sektor im Winkelbereich von 1° bis 15° nicht gehärtet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sektor durch Induktionshärtung und/oder durch Flammenhärtung gehärtet
wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet dass die Sektoren der Treibscheibe sequentiell um den ganzen Umfang der Oberfläche der
Treibscheibe gehärtet und nicht gehärtet werden.
1. Drive pulley (1) for lifts, with at least two sectors (3, 4), wherein the sectors
(3, 4) are defined as cylindrical sectors of the drive pulley, which are bounded in
an angular range (α) by the centre of the drive pulley (1), characterised in that the sectors (3, 4) consist of the same metallic alloy, wherein at least one of the
sectors (3) is hardened and at least one other one of the sectors (4) is not hardened.
2. Drive pulley for lifts according to claim 1, characterised in that at least one sector is hardened in the angular range (α) of 15° to 35° and at least
one sector is not hardened in the angular range of 1° to 15°.
3. Drive pulley for lifts according to claim 1 to 2, characterised in that at least one sector is hardened by induction hardening and/or by flame hardening.
4. Drive pulley for lifts according to claim 1 to 3, characterised in that the drive pulley consists of a regular sequence of hardened and non-hardened sectors.
5. Method of producing drive pulleys (1) for lifts, with at least two sectors (3, 4),
wherein the sectors (3, 4) are defined as cylindrical sectors of the drive pulley,
which are bounded in an angular range (α) by the centre of the drive pulley (1), characterised in that the sectors (3, 4) consist of the same metallic alloy, wherein at least one of the
sectors (3) is hardened and at least one other one of the sectors (4) is not hardened.
6. Method according to claim 5, characterised in that at least one sector is hardened in the angular range of 15° to 35° and at least one
sector is not hardened in the angular range of 1° to 15°.
7. Method according to claim 5 to 6, characterised in that at least one sector is hardened by induction hardening and/or by flame hardening.
8. Method according to claim 5 to 7, characterised in that the sectors of the drive pulley are hardened and not hardened sequentially around
the entire circumference of the surface of the drive pulley.
1. Poulie d'entraînement (1) pour ascenseurs avec au moins deux secteurs (3, 4), les
secteurs (3, 4) étant définis comme des secteurs de cercle cylindriques de la poulie
qui sont délimités par rapport au centre de la poulie (1) dans une plage angulaire
(α) , caractérisée en ce que les secteurs (3, 4) se composent du même alliage métallique, l'un au moins des secteurs
(3) étant trempé tandis qu'au moins un autre secteur (4) n'est pas trempé.
2. Poulie d'entraînement pour ascenseurs selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins un secteur dans la plage angulaire (α) de 15 ° à 35 ° est trempé et au moins
un secteur dans la zone angulaire de 1° à 15 ° n' est pas trempé.
3. Poulie d'entraînement pour ascenseurs selon les revendications 1 à 2, caractérisée en ce qu'au moins un secteur est trempé par induction et/ou à la flamme.
4. Poulie d'entraînement pour ascenseurs selon les revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle se compose d'une succession régulière de secteurs trempés et de secteurs non
trempés.
5. Procédé pour fabriquer des poulies d'entraînement (1) pour ascenseurs avec au moins
deux secteurs (3, 4), les secteurs (3, 4) étant définis comme des secteurs de cercle
cylindriques de la poulie qui sont délimités par rapport au centre de la poulie (1)
dans une plage angulaire (α), caractérisé en ce que les secteurs (3, 4) se composent du même alliage métallique, l'un au moins des secteurs
(3) étant trempé tandis qu'au moins un autre secteur (4) n'est pas trempé.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'au moins un secteur dans la plage angulaire (α) de 15° à 35° est trempé et au moins
un secteur dans la zone angulaire de 1° à 15° n'est pas trempé.
7. Procédé selon les revendications 5 à 6, caractérisé en ce qu'au moins un secteur est trempé par induction et/ou à la flamme.
8. Procédé selon les revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les secteurs de ladite poulie sont successivement trempés et non trempés, sur toute
la circonférence de la surface de la poulie d'entraînement.