Laufendes längselement insbesondere ein Aufzug- ein Kran-Längselement oder dergleichen

Abstract

 Ein laufendes Längselement, insbesondere für einen Aufzug, für ein Kranen oder dergleichen, dient dazu, dass mit ihm eine Kraftübertragung erfolgt und es in seiner Längsachse um wenigstens eine Umlenkrolle (5) bewegbar ist. Das Längselement (1) weist einen Kunststoffmantel (4) und ein in diesem eingebettetes, einen Kern (2) bildendes Drahtbündel (3). Das Drahtbündel (3) ist mit einer eine Anzahl von Drähten (3') aus hochfestem Stahl versehen, die annähernd parallel oder leicht verdrillt zueinander angeordnet sind. Dadurch reduziert sich die Materialermüdung und durch die annähernd parallele oder leicht litzenartig verdrillte Drahtanordnung kann der Elastizitätsmodul erheblich erhöht werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein laufendes Längselement, insbesondere ein Aufzug-, ein Kran-Längselement oder dergleichen gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.

[0002] Bei bekannten Längselementen dieser Art werden mehrere Drähte zu einer Litze zusammengedreht und dann mehrere Litzen um eine Seele aus Faserstoff oder Stahl zu einem Drahtseil gedrillt. Somit befinden sich die Kraft übertragenden Drähte im äusseren Bereich des Seilquerschnittes, während die innere Einlage bzw. Seele dafür sorgt, dass diese Drähte bzw. Litzen schonend abgestützt sind, um eine höhere Lebensdauer zu erreichen.

[0003] Bei der Umlenkung dieser laufenden Drahtseile um Umlenkrollen entstehen in ihm Biegespannungen, die sich auf der Innenseite des Drahtseils im Auflagebereich mit der Umlenkrolle durch Druckspannungen und auf der Aussenseite durch Zugspannungen zeigen. Diese auf das laufende Seil wirkenden Druck- und Zugspannungen bewirken eine Verkürzung der Ablegereife desselben. Das Ausmass dieser Biegespannungen ist aber auch vom Durchmesserverhältnis Seil/Umlenkrolle abhängig und bestimmt massgeblich die Lebensdauer bzw. die Ablegereife des Drahtseils.

[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein laufendes Längselement der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Biegespannungen und dadurch bedingte Materialermüdungen erheblich reduziert werden, wobei die Herstellung des Längselements mit geringem und damit kostengünstigen Herstellungsaufwand ermöglicht werden soll.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein laufendes Längselement mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

[0006] Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemässen laufenden Längselementes bilden den Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0007] Dadurch, dass das Längselement einen Kunststoffmantel und ein in diesem eingebettetes, einen Kern bildendes Drahtbündel aufweist, wobei das Drahtbündel eine Anzahl von Drähten aus hochfestem Stahl hat, die annähernd parallel oder leicht verdrillt zueinander angeordnet sind, befinden sich das Kraft übertragende Material, die Stahldrähte, im Zentrum des Querschnittes, wo die Biegespannungen am geringsten sind. Dadurch reduziert sich die Materialermüdung enorm. Durch die annähernd parallele oder leicht litzenartig verdrillte Drahtanordnung kann der Elastizitätsmodul erheblich erhöht werden. Durch die mittige Anordnung ist der Kraft übertragende Querschnitt in seiner Grösse eingeschränkt; die dadurch niedrigere Bruchkraft wird jedoch durch die Verwendung der Drähte aus hochfestem Stahl kompensiert.

[0008] Die Verwendung von hochfesten Drähten, dank denen die erfindungsgemässen Längselemente bei wesentlich kleineren Drahtdurchmessern vergleichbare Bruchkräfte erreichen wie herkömmliche Längselemente, bedeutet nicht nur eine Gewichtseinsparung, sondern auch eine massgebliche Materialkosten-Einsparung.

[0009] Auch die Herstellungskosten der erfindungsgemässen Längselemente sind tiefer als bei konventionellen laufenden Längselementen. Braucht die Fertigung eines konventionellen Längselementes vier Arbeitsgänge, nämlich Fertigung der Einlage, Drahtspulen, Verseilen der Drähte zu einer Litze, Verseilen der Litzen zu einem Seil, so lässt sich das erfindungsgemässe Seil in einem Arbeitsgang herstellen.

[0010] Durch die Einbettung des Kerns aus Stahldrähten in einem Kunststoffmantel erhöht sich die Lebensdauer um das Mehrfache. Die glatte, geschmeidige Oberfläche des Kunststoffmantels sowie deren Durchmessergenauigkeit bewirken eine ausserordentliche Laufruhe, d.h. es entstehen keine Vibrationen im Längselement.

[0011] Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sich das Längselement nicht plastisch längt, d.h. die üblicherweise erforderlichen Seilkürzungen nach Seileinbau erübrigen sich. Nicht nur die plastische Längung entfällt, sondern auch die elastische Längung wird auf ein Minimum reduziert, da hier keine Verseilung zu Litzen und der Litzen mitwirkt.

[0012] Das erfindungsgemässe laufende Längselement weist dank dem Kunststoffmantel eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf.

[0013] Die erfindungsgemässen laufenden Längselemente sind insbesondere für den Aufzugbau geeignet, wo die Aufzugseile z.B. für Personenaufzüge stark der Materialermüdung ausgesetzt sind und regelmässig ersetzt werden müssen. Da ist die kostensparende erfindungsgemässe Lösung von besonderem Vorteil.

[0014] Das vergleichsweise niedrige Eigengewicht der erfindungsgemässen Längselemente (30 bis 40% geringer als bei herkömmlichen Längselementen) ermöglicht bei Neuanlagen die Erschliessung zusätzlicher Stockwerke, denn die Aufzugshöhe der heutigen Liftsysteme wird durch das Eigengewicht der Seile bestimmt resp. eingeschränkt.

[0015] Mit Vorteil wird die Mantelstärke so gewählt, dass der Aussendurchmesser demjenigen eines konventionellen Längselementes entspricht, um die konventionellen Längselemente ohne Umbaukosten an der Anlage ersetzen zu können. Dies bedeutet, dass die Mantelstärke 1 mm betragen oder aber auch bis über den Durchmesser des im Kunststoffmantel eingebetteten Kerns hinausgehen kann.

[0016] Für den Betrieb eines Personenaufzuges ist auch die Reibung zwischen dem laufenden Längselement und der als Antriebsrolle ausgebildeten Umlenkrolle entscheidend. Bei herkömmlichen Längselementen führt oft eine übermässige Fettung oder Schmierung zum problematischen Rutschen. Beim erfindungsgemässen Längselement können die Kraft übertragende Drähte mit optimalen Schmierstoffen getränkt werden, wobei der äussere Kunststoffmantel das Austreten dieser Schmierstoffe auf die Umlenkrolle verhindert.

[0017] Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Beschaffenheit/Geschmeidigkeit des Kunststoffmantels durch Beimischung geeigneter Additive je nach Bedarf glatt bis rutschhemmend bestimmt werden kann.

[0018] Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen rein schematisch:

Fig. 1

ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen laufenden Längselementes im Querschnitt; und

Fig. 2

Spannungsverhältnisse im Längselement bei einer Umlenkung.

[0019] Fig. zeigt ein laufendes Längselement 1 mit einem Kunststoffmantel 4 und in diesem eingebetteten zentralen Drahtbündel 3, das seinerseits den Kern 2 bildend aus einer Anzahl von Drähten 3' besteht.

[0020] Bei den Drähten 3' handelt es sich erfindungsgemäss um Stahldrähte aus einem hochfesten Stahl, dessen Festigkeit über 1570 N/mm², vorteilhaft über 2500 N/mm² beträgt. Werden heutzutage bei den konventionellen laufenden Längselementen Drähte mit einem Durchmesser von etwa 1,0 mm verwendet mit Festigkeiten von etwa 1570 N/mm², so können bei der erfindungsgemässen Verwendung von Stahldrähten mit Festigkeit über 1570 N/mm², vorteilhaft sogar mehr als 2500 N/mm², die Drähte 3' einen Durchmesser von nur noch etwa 0,5 mm aufweisen, um vergleichbare Bruchkräfte zu gewährleisten. Somit wird eine Gewicht- und Kosteneinsparung bewirkt. Die Drähte 3' können im Querschnitt rund, aber auch die Form eines regelmässigen Vielecks aufweisen, d.h. z.B. dreieckig oder sechseckig sein.

[0021] Die Drähte 3' sind annähernd parallel zueinander angeordnet oder miteinander verdrillt. Die Schlaglänge des Kerns 2 ist jedenfalls grösser als das 7,5-Fache des Kerndurchmessers bis unendlich gross (bei parallelen Drähten).

[0022] Die Stahldrähte 3' können auch beispielsweise mit Zink, Messing, Aluminium oder anderen Metallen oder Metallegierungen oder mit Kunststoff beschichtet sein.

[0023] Der Kunststoffmantel 4, der vorzugsweise aus Polyurethan besteht, wird mit Vorteil in einem Extrusionsverfahren auf den Kern 2 aufgebracht. Das Durchmesserverhältnis der Aussenseite des Kunststoffmantels zum Drahtbündel soll mit Vorteil möglichst gross gewählt sein, vorzugsweise zwischen 2:1 bis 5:1. Die Mantelstärke könnte im Prinzip aber auch nur etwa 1 mm betragen. Mit Vorteil wird die Mantelstärke so gewählt, dass der Aussendurchmesser demjenigen eines konventionellen Längselementes entspricht, um in bestehende Anlagen die Längselemente ohne Umbaukosten ersetzen zu können.

[0024] Die Stahldrähte 3' können auch mit Schmierstoffen versehen sein, wobei der Kunststoffmantel 4 ein Austreten derselben verhindert.

[0025] Wie in Fig. 2 angedeutet ist, entstehen bei einer Umlenkung des Längselementes 1 um eine Umlenkrolle 5, die auch als Antriebsrolle vorgesehen sein kann, Biegespannungen, die sich aus Druckspannungen D auf der Innenseite im Auflagebereich 2i und aus Zugspannungen Z aussenseitig im Seilbereich 2a zusammensetzen. Das Ausmass dieser Biegespannungen ist vom Durchmesserverhältnis Längselement/Umlenkrolle abhängig und bestimmt massgeblich die Lebensdauer bzw. Ablegereife des Längselementes. Beim erfindungsgemässen laufenden Längselement 1 befinden sich alle Kraft übertragenden Stahldrähte 3' in dem bezüglich des Querschnitts zentralen Teil des Seils, wo die Biegespannungen am geringsten sind. Dadurch wird die Materialermüdung erheblich reduziert.

[0026] Die Beschaffenheit/Geschmeidigkeit des Kunststoffmantels 4 an seiner Aussenfläche kann durch Beimischung geeigneter Additive bestimmt und je nach Bedarf glatt bis rutschhemmend ausgeführt werden. Der Kunststoffmantel 4 kann selbstverständlich aus mehreren unterschiedlichen Lagen bestehen, bspw. könnte an seiner Aussenseite ein anderer Kunststoffmantel vorgesehen sein.

[0027] Vorteilhaft bestehen sämtliche Drähte des Drahtbündels 3' aus hochfestem Stahl. Im Prinzip könnten aber auch nur ein Teil davon aus hochfestem Stahl hergestellt sein und die übrigen aus normalem Stahl.

[0028] Bei der Herstellung eines solchen Längselements werden vorerst die Drähte in der gewünschten Anzahl ab einer drehbar gelagerten Spule beispielsweise durch eine sogenannte Korbverseilmaschine, bei welcher die Spulen korbartig an einem Rost gelagert sind, zu einem Bündel zusammengefasst. An einer solchen Maschine ist zum Beispiel eine Anzahl von 100 Drähten oder so an je einer Spule gelagert. Anschliessend werden die Drähte je nach Vorgabe entweder parallel oder aber leicht verdrillt (bei sich drehendem Rost) zueinander in leicht vorgespannten Zustand durch eine Zentrieröse positioniert, durch einen Extrudierkopf einer an sich herkömmlichen Extrudiermaschine geführt und mit dem Kunststoff ummantelt. Nach dem Abkühlen und Trocknen des erzeugten Längselements kann es in einfacher Weise auf eine Spule aufgewickelt und im Vergleich zu bekannten Drahtseilen somit in einem Arbeitsgang hergestellt werden.

[0029] Als weitere Anwendung solcher erfindungsgemässen Längselementen könnten mehrere von diesen miteinander verseilt werden.

Ansprüche

1. Laufendes Längselement, insbesondere ein Aufzug-, ein Kran-Längselement oder dergleichen, welches dazu dient, dass mit ihm eine Kraftübertragung erfolgt und es in seiner Längsachse um wenigstens eine Umlenkrolle (5) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
das Längselement (1) einen Kunststoffmantel (4) und ein in diesem eingebettetes, einen Kern (2) bildendes Drahtbündel (3) aufweist, wobei das Drahtbündel (3) eine Anzahl von Drähten (3') aus hochfestem Stahl aufweist, die annähernd parallel oder leicht verdrillt zueinander angeordnet sind.

2. Laufendes Längselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffmantel (4) in einem Extrusionsverfahren auf das Drahtbündel (3) aufbringbar ist.

3. Laufendes Längselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Stahldrähte (3') mit Festigkeiten über 2500 N/mm² den Kern (2) bilden.

4. Laufendes Längselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahldrähte (3') im Querschnitt rund sind und einen Durchmesser von etwa 0,2 bis 0,5 mm aufweisen.

5. Laufendes Längselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahldrähte (3') im Querschnitt die Form eines regelmässigen Vielecks aufweisen.

6. Laufendes Längselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahldrähte (3') mit Zink, Messing, Aluminium oder anderen Metallen oder Metallegierungen oder mit Kunststoff beschichtet sind.

7. Laufendes Längselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchmesserverhältnis der Aussenseite des Kunststoffmantels zum Drahtbündel möglichst gross, vorzugsweise zwischen 2: 1 bis 5:1 beträgt.

8. Laufendes Längselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des Kunststoffmantels (4) in ihrer Grösse bis über den Durchmesser des Kerns (2) hinausgehen kann, wobei der Aussendurchmesser des Längselementes (1) vorzugsweise dem Aussendurchmesser eines konventionellen Längselementes entspricht.

9. Laufendes Längselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei verdrillten Drähten die Schlaglänge des Kerns (2) mindestens das 7,5-Fache seines Durchmessers beträgt.

10. Laufendes Längselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschaffenheit/Geschmeidigkeit des aus Polyurethan oder einem ähnlichen Kunststoff bestehenden Kunststoffmantels (4) an seiner Aussenfläche durch Beimischung geeigneter Additive je nach Bedarf glatt bis rutschhemmend festlegbar ist.

Zeichnung