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Dokumentenidentifikation DE202007007746U1 13.09.2007
Titel Seiltrieb für dünne Tragseile von Aufzügen
Anmelder Küntscher, Dietmar, Dr.-Ing., 01257 Dresden, DE
DE-Aktenzeichen 202007007746
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 13.09.2007
Registration date 09.08.2007
Application date from patent application 31.05.2007
IPC-Hauptklasse B66B 11/08(2006.01)A, F, I, 20070531, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B66D 1/30(2006.01)A, L, I, 20070531, B, H, DE   B66D 1/00(2006.01)A, L, I, 20070531, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Rechenschema zur Berechnung von Aufzuganlagen mit Treibscheibenantrieb für dünne Tragseile, im speziellen den Seiltrieb zwischen Treibscheibe und den Tragseilen bei Aufhängungen 1:1, 2:1, 3:1 oder 4:1 oder unterschiedlichen Aufhängungsverhältnissen auf der Fahrkorbseite und der Gegenlastseite.

Stand der Technik

Die Vorschriften, z. B. die europäische Norm EN 81–1 gestattet die Verwendung von Tragseilen d < 8 mm für den allgemeinen Anwendungsfall nicht. Die Gründe liegen im Sicherheitsbereich und sind erst einmal zu akzeptieren. Dabei geht es in erster Linie nicht um die notwendige Seilfestigkeit und Seilsicherheit. Diese ist rechnerisch leicht nachzuweisen.

Die europäische Aufzugrichtlinie 95/16/EG weicht diese Festlegungen wieder auf. Über einen besonderen Nachweis sind Abweichungen von der EN 81-1 wieder möglich, wenn der besondere Nachweis eine gleiche Sicherheit für die Aufzuganlage gewährleistet.

Bei Treibscheibenantrieben wird die erforderliche Umfangskraft bzw. Seilkraft durch Reibung übertragen. Die erforderliche hohe Umfangskraft wird erreicht durch eine spezielle Rillenform und einen mehr oder weniger grollen Umschlingungswinkel. Daraus ergeben sich für den praktischen Anwendungsfall zwei Rillenformen, einmal die Rille mit Unterschnitt, meist in Verbindung mit einer einfachen Umschlingung der Treibscheibe und andererseits die Rundrille ohne Unterschnitt, meist mit einer doppelten Umschlingung der Treibscheibe. Abweichungen von diesen hauptsächlichen Anwendungen sind in der Praxis Realität.

Für Tragseile mit einem Durchmesser d < 8 mm, die auf Treibrillen ohne Unterschnitt laufen, sind für den allgemeinen Anwendungsfall zumindest aus der Patentliteratur Lösungen bekannt.

Bekannt sind auch Aufhängeverhältnisse 1:1 bis n:1, auch unterschiedlich für Fahrkorb und Gegengewicht – s. US -Patent 1,625,084 von 1927 von Hymans.

Die Erfindung will eine Reihe von bekannten Einzellösungen zu einem tragfähigen Rechenalgorithmus für Seiltriebe mit Seildurchmessern unterhalb der gültigen Normen zusammenfassen.

Die Erfindung will sich mit der am häufigsten verwendeten Rille mit Unterschnitt befassen. Die Europäische Norm EN 81–1 legt dazu in den Abschnitten 9.2 sowie den Anhängen M und N Anwendungsregeln fest. Wesentliche Kriterien sind hierbei:

Seildurchmesser mindestens 8 mm

Unterschnittsbreite maximal 0,8 × Seildurchmesser

Beide Kriterien sind begründet durch das katastrophale Einziehen des Seiles in den Unterschnitt und den sich daraus ergebenden Folgen der Übertreibfähigkeit. Die Gründe liegen einmal in der relativ gleichmäßigen Durchmesserverringerung über die gesamte Länge des Seiles während der zunehmenden Betriebszeit. Das betrifft im Wesentlichen den Teil des Seiles, der über die Treibscheibe läuft. Zum anderen kann eine örtliche starke Reduzierung des Seildurchmessers eintreten. Ursache ist die ungenaue Fertigung der Fasereinlage im Durchmesser. Das ist begründet in der historischen Verwendung von natürlichen Fasern als Material der Einlage. Natürliche Fasern haben unterschiedliche Durchmesser. Das wird um so kritischer, je dünner die Einlage bzw. das Seil ist. Hier spielt auch die Qualität der Fertigung eine große Rolle.

Moderne Seilkonstruktionen haben deshalb im Durchmesserbereich 10 mm und kleiner zunehmend Kunstfasern als Einlage, z.B. Polypropylen mit nahezu konstantem Durchmesser. Die Durchmesserverringerung während des Betriebes wird kleiner.

Zum anderen werden Seile mit vollmetallischen Einlagen verwendet. Die Durchmesserverringerung wird während des Betriebes wesentlich kleiner und ist durch Versuche hinreichend bewiesen. Beispiele dafür sind die Versuche des Erfinders und Anmelders an der HfV Dresden von 1984 sowie laufende Versuche an Seilforschungsanstalten, z.B. dem Institut für Fördertechnik an der Universität Stuttgart.

Weitere Grenzwerte werden in Normen zum Ablegen der Drahtseile festgelegt. Das sind zum einen eine Anzahl von Drahtbrüchen pro kurzer und pro langer Längeneinheit des Seiles. Bei Überschreitung der Drahtbruchzahl ist das Seil abzulegen. Das Seil ist auch abzulegen bei offensichtlicher Gewalteinwirkung oder falscher Behandlung. Ein weiteres Kriterium ist die oben erwähnte Verringerung des Durchmesser des Seiles während des Betriebes, z. B.

Durchmessers beim Ablegen minimal 0,9 × Durchmessers des neuen Drahtseiles.

Alle diese Festlegungen gelten für den Lösungsvorschlag uneingeschränkt ohne Abweichungen weiter. Die Ablegereife der Drahtseile ist damit nach den anerkannten Regeln der Technik wie bisher erkennbar.

Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung geht nun davon aus, die Auflagebreite des Seiles 1 mit 2 × c/2 = c gemäß 1 konstant zu halten bzw. den absoluten Grenzwert c für das in den Vorschriften erwähnte kleinste Seil für Aufzüge mit Personenbeförderung von 8 mm nicht zu unterschreiten.

Damit ist für Seile d < 8 mm mindestens die gleiche Auflagebreite auf den Rillenflanken 2 gewährleistet wie für Seile d = 8 mm.

Damit ist auch gewährleistet, dass das katastrophale Hineinziehen des Seiles in den Unterschnitt U im Zusammenhang mit üblichen Inspektionsfristen nicht stattfindet. In der europäischen Norm EN 81–1 wird allerdings nicht vom Unterschnitt U gesprochen, sondern vom Unterschnittswinkel &bgr;. Der maximal zulässige Unterschnittswinkel ist &bgr; = 106° (1,83 rad), was einem Unterschnitt von 80 % bzw. 0,8 d entspricht.

Der Rechenzusammenhang ist wie folgt: sin &bgr;/2 = U/d

Gleichzeitig wird mit diesem Rechenalgorithmus die Flächenpressung zwischen Tragseil und Treibscheibe verringert und begrenzt, was die Lebensdauer des Seiltriebes positiv beeinflußt.

Mit der Verwendung von Drahtseilen mit d < 8 mm ist die praktische Anwendung wegen der Vielzahl der Tragseile auf eine maximale Nennlast der Aufzuganlage von ca. 1000 kg begrenzt. Beispiel für den Rechenweg: Seil d = 8 mm als Rechengrundlage Neu: d – max U = 8 – 6,4 = 1,6 mm Ablegereife: d × 0,9 – d = 0.8 mm Minimale Auflagebreite c = 0,8 mm

Für die Dimensionierung des maximalen Unterschnittwinkels

Vorteile

Das Seil liegt mit einer konstanten absoluten Auflagebreite in der unterschnittenen Rille für Seile mit einem Durchmesser d < 8 mm (7–5 mm) auf. Das Verschleißquerschnitt bezogen auf die Rillenbreite für Seile von 8–5 mm ist gleich. Nicht zu verwechseln ist das mit dem Verschleißvolumen der Seil -oder Treibscheibe.

Damit wird mit Sicherheit das Hereinziehen des Seiles in den Unterschnitt verhindert. Die Rilienpressung für Seil und Rille bzw. die Druckspannung auf das Seil bezogen auf den Rillenquerschnitt wird mit kleinerem Seildurchmesser kleiner. Gleich ist die Biegespannung im Seil beim Lauf über Seilscheiben mit gleichen D/d – Verhältnissen bzw. kleineren Treibscheiben bei kleineren Seildurchmessern. Insgesamt verbessern sich die Einsatzbedingungen für den Seiltrieb.

Das heißt aber auch, bei Einhaltung der o.a. Bedingungen ist eine einsatzbezogene Prüfung von Treibscheibenseilen durch Prüfinstitutionen nicht erforderlich. Für benannte Stellen gibt es keine Argumente mehr, eine einsatzbezogene Prüfung des Seiltriebes bezüglich Lebensdauer und Haverieverhalten zu fordern. Was für das Seil mit d = 8 mm gilt, gilt damit auch für 7–5 mm Durchmesser.

Damit ist der Nachweis nach der europäischen Aufzugrichtlinie 95/16/EG ohne Versuche erbracht.


Anspruch[de]
Einsatz eines Seiltriebes mit einer unterschnittenen Rundrille 2 mit einfacher oder erweiterter Umschlingung bis ca. 270° unter Verwendung von Drahtseilen 1 mit einem Durchmesser d = 5–7 mm Durchmesser, im Extremfall bis knapp unter 8 mm Durchmesser, mit Nennzugfestigkeiten bis 1960 N/mm2 der Drahtseile auf Treibscheibenverhältnissen von D/d = 30 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die absolute Auflagebreite c des Seiles im Neuzustand und im Ablegezustand gemäß den anerkannten Regeln der Ablegereife von Drahtseilen für Aufzüge den zulässigen kleinsten Wert, der einem Seil mit 8 mm Durchmesser entspricht und unter Berücksichtigung einer Fertigungstolerenz von 0,1 mm für die Unterschnittsbreite U, was ebenfalls der absolut projizierten Fläche für die eventuelle Berechnung der Flächenpressung bei Einbeziehung des Treibscheibendurchmessers entspricht, nicht unterschreitet. Einsatz eines Seiltriebes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Tragseil mit einem Durchmesser von 7 mm oder mehr zusammen mit einem maximalen Unterschnittswinkel &bgr; < 100° eingesetzt wird. Einsatz eines Seiltriebes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Tragseil mit einem Durchmesser von 6 mm oder mehr zusammen mit einem maximalen Unterschnittswinkel &bgr; < 95° eingesetzt wird. Einsatz eines Seiltriebes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Tragseil mit einem Durchmesser von 5 mm oder mehr zusammen mit einem maximalen Unterschnittswinkel &bgr; < 90° eingesetzt wird. Einsatz eines Seiltriebes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser vorzugsweise für Aufzüge bis 675 kg Nennlast, einer maximalen Geschwindigkeit von v = 1 m/s und einer Förderhöhe von 26 m geeignet ist. Einsatz eines Seiltriebes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser für Aufzüge bis 1050 kg Nennlast und einer Geschwindigkeit von v = 1,6 m/s geeignet ist. Einsatz eines Seiltriebes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser für Aufhängungen 1:1, 2:1, 3:1 oder 4:1 geeignet ist und daß für die Fahrkorbseite und die Gegengewichtsseite unterschiedliche Aufhängeverhältnisse verwendet werden können.






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