De Angelis, Claudio (Gievenbecker Reihe 58A, Münster, 48161, DE)
Weinberger, Karl (Seehofstrasse 11 h, Cham, CH-6330, CH)
Eichhorn, Roland (Kreuzbündtenstrasse 1, Oberkulm, CH-5727, CH)
De Angelis, Claudio (Gievenbecker Reihe 58A, Münster, 48161, DE)
Weinberger, Karl (Seehofstrasse 11 h, Cham, CH-6330, CH)
| 1. | Riemen (3 ; 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 ; 63) mit mindestens zwei Litzen (12 ; 21 ; 31 ; 41 ; 51 ; 61), die in sich gedrehte Kunstfasergarne aufweisen und die zur Kraftaufnahme in Längsrichtung (16) ausgelegt sind, wobei die Garne (12 ; 21 ; 31 ; 41 ; 51 ; 61) entlang der Längsrichtung (66) des Riemens (3 ; 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 ; 63) mit einem Abstand (X) zueinander angeordnet und in einem Riemenmantel (15 ; 25 ; 35 ; 45 ; 55 ; 65) eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Litzen (12 ; 21 ; 31 ; 41 ; 51 ; 61) ein elektrisch leitfähiges Indikator Garn (14 ; 24 ; 34 ; 44) aufweist, das zusammen mit den Kunstfasergarnen der Litze (12 ; 21 ; 31 ; 41 ; 51 ; 61) gedreht ist, wobei das IndikatorGarn (14 ; 24 ; 34 ; 44) eine Bruchdehnung (8"it, Ind) hat, die geringer ist als die Bruchdehnung (Suit, Trag) einzelner Kunstfasergarne der Litze (12 ; 21 ; 31 ; 41 ; 51 ; 61), und kontaktierbar ist, um eine elektrische Überwachung der Integrität des IndikatorGarns (14 ; 24 ; 34 ; 44) zu ermöglichen. |
| 2. | Riemen (3 ; 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 j 63) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das IndikatorGarn (14 ; 24 ; 34 ; 44) spröder und weniger elastisch ist als das Kunstfasergarn der Litze (12 ; 21 ; 31 ; 41 ; 51 ; 61). |
| 3. | Riemen (3 ; 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 ; 63) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale effektive Dehnung des IndikatorGarns (14 ; 24 ; 34 ; 44) unter Belastung kleiner ist als die Bruchdehnung (Suit. Trag) der einzelnen Kunstfasergarne der Litze (12 ; 21 ; 31 ; 41 ; 51 ; 61). |
| 4. | Riemen (3 ; 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 ; 63) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemen (3 ; 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 ; 63) dazu ausgelegt ist mindestens teilweise um eine Scheibe (11) umzulaufen, die einen Radius < 100mm, vorzugsweise < 50mm hat. |
| 5. | Riemen (3 ; 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 ; 63) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das IndikatorGarn (14 ; 24 ; 34 ; 44) mittels Kontaktmittel elektrisch kontaktierbar ist, die an einem oder an beiden Enden des Riemens befestigbar sind. |
| 6. | Riemen (3 ; 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 ; 63) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen Flachriemen, PolyVRiemen, Keilrippenriemen, oder (Trapez) Zahnriemen handelt. |
| 7. | Riemen (3 ; 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 ; 63) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemen (3 ; 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 ; 63) zur Verwendung in einer Aufzugsanlage als Tragmittel oder Treibmittel ausgelegt ist. |
| 8. | Riemen (3 ; 13 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53 ; 63) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das IndikatorGarn (14 ; 24 ; 34 ; 44) ausserhalb des Zentrums der Litze (12 ; 21 ; 31 ; 41 ; 51 ; 61) angeordnet ist. |
Laufende Seile sind in der Fördertechnik, insbesondere bei Aufzügen, im Kranbau und im Bergbau, ein wichtiges, stark beanspruchtes Maschinenelement. Besonders vielschichtig ist die Beanspruchung von getriebenen Seilen, wie sie beispielsweise im Aufzugsbau verwendet werden.
Bei herkömmlichen Aufzugsanlagen sind der Kabinenrahmen einer in einem Aufzugsschacht geführten Kabine und ein Gegengewicht über mehrere Stahllitzenseile miteinander verbunden. Um die Kabine und das Gegengewicht zu heben und zu senken, laufen die Seile über eine Treibscheibe, die von einem Antriebsmotor angetrieben ist. Das Antriebsmoment wird unter Reibschluss dem jeweils über den Umschlingungswinkel auf der Treibscheibe aufliegenden Seilabschnitt aufgeprägt. Dabei erfahren die Seile Zug-, Biege-, Druck-und Torsionsspannungen. Je nach Situation haben die entstehenden Spannungen einen negativen Einfluss auf den Seilzustand. Aufgrund des üblicherweise runden Querschnitts eines Stahllitzenseiles, kann sich das Seil mit dem Umlaufen um Scheiben verdrehen und wird dadurch in die verschiedensten Richtungen auf Biegung beansprucht.
Neben den Festigkeitsanforderungen besteht bei Aufzugsanlagen aus energetischen Gründen ferner die Forderung nach möglichst kleinen Massen. Hochfeste Kunstfaserseile, beispielsweise aus aromatischen
Polyamiden, insbesondere Aramiden, mit hochgradig orientierten Molekülketten erfüllen diese Anforderungen besser als Stahlseile.
Aus Aramidfasern aufgebaute Seile weisen bei gleichem Querschnitt und gleicher Tragfähigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Stahlseilen nur ein Viertel bis Fünftel des spezifischen Seilgewichts auf. Im Gegensatz zu Stahl hat die Aramidfaser jedoch aufgrund der Gleichrichtung der Molekülketten eine wesentlich geringere Querfestigkeit in Relation zur Längstragfähigkeit.
Auch diese aus Aramidfasern aufgebauten Seile unterliegen Verdrehungserscheinungen und Biegebelastungen, die zu einem Ermüden oder Brechen des Seiles führen können.
Neben den verschiedensten Seilen gibt es auch Riemen, die industriell eingesetzt werden. Hauptsächlich werden Riemen durch die Autoindustrie, zum Beispiel als Keilriemen, oder durch die Maschinenindustrie eingesetzt. Je nach Beanspruchungsgrad sind derartige Riemen stahlverstärkt. Es handelt sich dabei üblicherweise um Endlosriemen. Eine Überwachung eines Endlosriemens ist relativ aufwendig und kommt aus Kostengründen im Automobilsektor nicht zur Anwendung. Die Automobilindustrie hat daher den Weg beschritten, die verwendeten Riemen mit einer Lebensdauerbeschränkung zu versehen, um sicherzustellen, dass ein Riemen ausgewechselt wird, bevor er Gefahr läuft zu versagen. Eine solche Lebensdauerbeschränkung eignet sich nur bei grossen Stückzahlen, da hier die notwendigen Voruntersuchungen gemacht werden können, und bei Riemen die einfach zu ersetzen sind.
Es gibt auch bereits Aufzugsanlagen, bei denen Zahnriemen zum Einsatz kommen, wie zum Beispiel in der Patentanmeldung mit Titel"Aufzug mit riemenartigem Übertragungsmittel, insbesondere mit Keilrippen-Riemen, als Tragmittel und/oder Treibmittel", des gleichen Anmelders wie die vorliegende Erfindung, beschrieben. Ein Zahnriemen ist ein formschlüssiges, schlupffreies Übertragungsmittel, das zum Beispiel synchron mit einer Treibscheibe umläuft. Die Tragfähigkeit der Zähne des Zahnriemens und die Anzahl der im Eingriff stehenden Zähne bestimmen die Übertragungsfähigkeit.
Um einen Riemen zu schaffen, der als vollwertiges und vor allem zuverlässiges Tragmittel oder Treibmittel einsetzbar ist, muss gewährleistet werden können, dass Ermüdungserscheinungen des Riemens und vor allem drohende Bruchgefahr erkennbar sind.
Eine Lebensdauerbeschränkung, wie sie zum Beispiel von der Automobilindustrie vorgegeben wird, ist bei einem Riemen, der als Tragriemen oder Treibmittel für einen Aufzug eingesetzt werden soll weniger geeignet.
Andere Überwachungsmittel, die-wie die optische Überwachung-sich bei Stahlseilen bewährt haben, können bei Riemen nicht angewendet werden, da die Litzen eines Riemens in einem Riemenmantel eingebettet und damit unsichtbar sind. Weitere Überwachungsmethoden wie Röntgenüberwachung oder Ultraschallüberwachung sind bei der Anwendung eines Riemens im Aufzugssystem unwirtschaftlich.
Die Erfindung verfolgt das Ziel, einen Riemen bereitzustellen, dessen Zustand überwachbar ist.
Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Riemen bereitzustellen, der Überwachungsmittel aufweist und der als Trag-oder Treibmittel unter anderem für Aufzugsanlagen einsetzbar ist.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäss durch einen Riemen mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen erreicht. Die abhängigen Ansprüche enthalten zweckmässige und vorteilhafte Weiterbildungen und/oder Ausführungen der durch die Merkmale des Anspruchs 1 gegebenen Erfindung.
Die Erfindung ist im Folgenden anhand in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele ausführlich beschrieben.
Es zeigt : Figur 1, eine schematische Ansicht einer Aufzugsanlage mit einer über einen erfindungsgemässen Tragriemen mit einem Gegengewicht verbundenen Kabine ; Figur 2A, eine Seitenansicht einer Treibscheibe mit einem Abschnitt eines Tragriemens, gemäss Erfindung ; Figur 2B, eine Querschnittsansicht eines Tragriemens, gemäss Erfindung ; Figur 2C, ein vergrösserter Ausschnitt einer Querschnittsansicht eines Tragriemens, gemäss Erfindung ;
Figur 3A, ein vergrösserter Ausschnitt einer Querschnittsansicht eines weiteren Tragriemens, gemäss Erfindung ; Figur 3B, ein vergrösserter Ausschnitt einer Querschnittsansicht eines weiteren Tragriemens, gemäss Erfindung ; Figur 4, ein vergrösserter Ausschnitt einer Querschnittsansicht eines weiteren Tragriemens, gemäss Erfindung ; Figur 5, eine Querschnittsansicht eines Keilrippenriemens, gemäss Erfindung ; Figur 6, eine perspektivische Ansicht eines Zahnriemens, gemäss Erfindung.
Gleiche, beziehungsweise gleich wirkende, konstruktive Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen, auch wenn sie in Einzelheiten nicht gleich ausgeführt sind. Die Figuren sind nicht massstäblich.
Gemäss Figur 1 hängt eine in einem Schacht 1 geführte Kabine an einem tragenden erfindungsgemässen Riemen 3 (Tragriemen), der vorzugsweise Faserbündel aus Aramidfasern umfasst und der über eine mit einem Antriebsmotor 4 verbundene Treibscheibe 5 läuft. Auf der Kabine 2 befindet sich eine Riemenendverbindung 6, an der der Tragriemen 3 mit einem Ende befestigt ist. Das jeweils andere Ende des Tragriemens 3 ist in gleicher Weise an einem Gegengewicht 7 festgemacht, welches ebenfalls in dem Schacht 1 geführt ist. Bei der gezeigten Anordnung handelt es sich um eine sogenannte 1 : 1 Aufhängung, die sich dadurch auszeichnet, dass der erfindungsgemässe Tragriemen 3 nur in eine
Richtung gekrümmt wird, da er nur um eine einzige Treibscheibe 5 umläuft, ohne über andere Scheiben umgelenkt zu werden, wie dies zum Beispiel bei einer 2 : 1 Aufhängung der Fall wäre.
Das relative niedrige Gewicht von Tragriemen mit Kunststofflitzen bietet den Vorteil, dass bei Aufzugsanlagen auf die üblichen Ausgleichsriemen teilweise oder ganz verzichtet werden kann.
Unter Umständen kann aber ein Ausgleichsriemen auch trotz der Verwendung von Riemen mit leichten Kunststofflitzen vorgesehen werden. Ein solcher Ausgleichsriemen wird dann in ähnlicher Weise mit seinem ersten Ende am unteren Ende der Kabine 2 angebunden, von wo aus der Ausgleichsriemen zum Beispiel über am Schachtboden 10 platzierte Umlenkrollen zum Gegengewicht 7 hin führt.
Um die Sicherheit von Systemen zu erhöhen, bei denen Riemen verwendet werden, sollte ein Überwachungssystem vorgesehen werden. Untersuchungen haben ergeben, dass eine Überwachung des Riemenmantels keine zuverlässigen Ergebnisse liefert.
Brüche oder Ermüdungen der Litzen, die dem Riemen die Längsfestigkeit verleihen können, bei einer Überwachung allein des Riemenmantels eventuell unbemerkt bleiben und zu einem plötzlichen Versagen eines Riemens führen.
Besser geeignet scheint daher eine direkte Überwachung der Litzen zu sein. Problematisch ist bei einer solchen direkten Überwachung jedoch, dass die im Riemen beim Umlauf um eine Treibscheibe auftretenden Biegedehnungen relativ
klein sind. Letzteres ist begründet durch die Tatsache, dass für die Riemendicke im Hinblick auf typische Anwendungen in Aufzugsanlagen gewöhnlich ein relativ geringer Wert gewählt wird, verglichen beispielsweise mit der Dicke eines entsprechenden, für dieselbe Anwendung geeigneten Tragseils mit rundem Querschnitt. Aus rein geometrischen Gründen erfährt eine in dem Riemen verlaufende Litze beim Umlauf um eine Treibscheibe unter Belastung eine wesentlich geringere Biegedehnung als eine Litze in einem entsprechend ausgelegten Seil unter derselben Belastung. Eine weitere Besonderheit von mit Litzen verstärkten Riemen im Vergleich zu einem aus Litzen gebildeten Seil ergibt sich aus dem inneren Aufbau des Riemen bzw. des Seils. Während die Litzen im Riemen voneinander isoliert in einem Riemenmantel verlaufen und sich deshalb nicht berühren, sind Litzen in einem Seil in der Regel derart verseilt, dass sich eine Vielzahl benachbarter Litzen berühren. Unter Belastung des Seils kann es insbesondere an Berührungspunkten benachbarter Litzen zu Verklemmungen kommen, die mit einer besonders hohen Biegedehnung der Litzen an den Berührungspunkten verbunden ist. Entsprechende Verklemmungen treten für die voneinander isoliert angeordneten Litzen in einem Riemen unter einer entsprechenden Belastung des Riemens nicht auf.
Verglichen mit den für Seilen charakteristischen Bedingungen muss eine Überwachung eines Riemens entsprechend sensitiv und genau sein. Eine Lösung zum Überwachen von Riemen ist bisher nicht bekannt.
Ein erfindungsgemässer Riemen 13 zur Verwendung in einer Aufzugsanlage ist in den Figuren 2A bis 2C gezeigt. Der Riemen 13 umfasst mindestens zwei Litzen 12 mit in sich gedrehten Kunstfasergarnen, die zur Kraftaufnahme in
Längsrichtung ausgelegt sind. Die Litzen 12 verlaufen parallel zueinander und sind mit einem Abstand X zueinander angeordnet. Die Litzen 12 sind in einem gemeinsamen Riemenmantel 15 eingebettet. Mindestens eine der Litzen 12 umfasst ein elektrisch leitfähiges Indikator-Garn 14, das zusammen mit den Kunstfasergarnen der Litze 12 gedreht ist und Fasern (Filamente) aus einem elektrisch leitfähigen Material enthält, beispielsweise aus Kohlenstoff, Hartmetallen wie Wolframkarbid, Bor oder elektrisch leitfähigen Kunststoffen. Das Indikator-GIndikator-Garn 14 ist ausserhalb des Zentrums der Litze 12 angeordnet, wie in Figur 2C zu sehen. Damit sichergestellt werden kann, dass das Indikator-Garn 14 früher bricht oder Ermüdungserscheinungen zeigt als die Kunstfaserlitzen der Litze 12, muss die Bruchdehnung (sult, Ind) des Indikator- Garns 14 kleiner sein als die Bruchdehnung (Suit, Trag) der einzelnen Kunstfasergarne der Litze 12. Die Bruchdehnung Euit, ind und die Bruchdehnung Suit, Trag sind Materialgrössen. Des weiteren muss das Indikator-Garn 14 kontaktierbar sein, um eine elektrische Überwachung der Integrität des Indikator- Garns 14 zu ermöglichen.
Es gibt weitere Bedingungen, die es zu beachten gilt, um eine sichere Überwachung des Riemens 13 zu ermöglichen.
Es ist wichtig, dass die Position des Indikator-Garns 24 innerhalb der Litze 21 so gewählt ist, dass die Filamente des Indikator-Garns 24 früher ermüden oder brechen als eine Kunstfaserlitze der Litze 21. Im Extremfall liegt das Indikator-Garn 24 am äusseren Umfang der Litze 21 und zwar genau auf der Seite des Riemens 23, die der grössten Biegebelastung ausgesetzt ist, wie in Figur 3A anhand der
Schraffur gezeigt. Damit ist sichergestellt, dass das Indikator-Garn 24 stets eine Biegebelastung erfährt, die mindestens genauso gross ist wie die grösste Biegebelastung eines Kunstfasergarns der Litze 21. Die Kunstfasergarne sind in Figur 3A schematisch als Kreise mit weissem Umfang angedeutet. Bei einer Anordnung nach Figur 3A reicht es aus vorzugeben, dass die Bruchdehnung Euit, ind des Indikator- Garns 24 kleiner ist als die Bruchdehnung Suit, Trag der einzelnen Kunstfasergarne der Litze 21. Die Litzen 21 sind in einem Riemenmantel 25 eingebettet.
Ein weiterer Riemen 33 gemäss Erfindung ist in Figur 3B gezeigt. Dort liegt das Indikator-Garn 34 im Inneren der Litze 31 auf einer Seite vom Litzenzentrum aus gesehen, die in Richtung der Seite des Riemens 33 liegt, die der grössten Biegebelastung ausgesetzt ist, wie in Figur 3B anhand der Schraffur gezeigt. In einer solchen Anordnung erfahren die fünf schraffierten Kunstfaserlitzen eine Biegebelastung, die grösser oder gleich gross ist wie die Biegebelastung, die das Indikator-Garn 34 erfährt. Die Litzen 31 sind in einen Riemenmantel 35 eingebettet. Damit bei einer solchen Anordnung sichergestellt ist, dass das Indikator-Garn 34 Ermüdungserscheinungen zeigt oder bricht bevor eine der Kunstfaserlitzen der Litze 31 ermüdet oder bricht, sollte die folgende Bedingung erfüllt sein : die Bruchdehnung Suit, Ind des Indikator-Gars 34 muss um einen Faktor A kleiner sein als die Bruchdehnung Suit. Trag der einzelnen Kunstfasergarne der Litze 31, wobei der Faktor A unter anderem von der Position des Indikator-Garns 34 innerhalb der Litze 31 abhängt. Typischerweise gilt für A die folgende Bedingung : 0.2 < A < 0.9 und vorzugsweise 0.3 < A < 0.85.
Solche Anordnungen sind jedoch aufwendig in der Herstellung, da gewährleistet sein muss, dass die Litze so in den Riemenmantel eingebettet sind, dass das Indikator- Garn stets nach"oben"gerichtet ist (Position zwischen 9 Uhr und 15 Uhr) und sich geradlinig parallel zur Längsrichtung des Riemens erstreckt. Versuche haben ergeben, dass dies jedoch nicht mit vertretbarem Aufwand realisierbar ist, unter anderem deswegen, weil die einzelnen Kunstfasergarne der Litzen verdreht sind, um dem Riemen die gewünschte Längstragfähigkeit zu verleihen.
Gemäss Erfindung kann man folgende Bedingungen formulieren, die erfüllt sein müssen, um eine sichere Überwachung des Riemens zu ermöglichen : 1. Das Material der Indikator-Garne und das Material der Kunstfasergarne der Litze muss so gewählt sein, dass die Bruchdehnung suit, ana der Indikator-Garne kleiner ist als die Bruchdehnung sult, Trag der einzelnen Kunstfasergarne der Litzen ; 2. aus fertigungstechnischen Gründen muss das Indikator- Garn zusammen mit den Kunstfasergarnen der Litze verdreht sein ; damit bildet das Indikator-Garn eine innige Verbindung mit den umliegenden Kunstfasergarnen und erfährt stets eine Biegebeanspruchung, die mit der Biegebeanspruchung der umliegenden Kunstfaserlitzen vergleichbar ist. Das Indikator-Garn verläuft also wendelartig entlang der Längsrichtung des Riemens.
Falls das Indikator-Garn nicht am äusseren Umfang des Faserbündels liegt, so gilt die folgende zusätzliche Bedingung : 3. Je weiter das Indikator-Garn im Inneren der Litze liegt, um so kleiner muss die Bruchdehnung Suit. xna des Indikator-Garns sein ; Optimierungsbetrachtungen und Simulationen haben ergeben, dass vorzugsweise die folgende Bedingung erfüllt sein muss, um eine sichere Überwachung unter Berücksichtigung der Biegedehnungen des Riemens bzw. der Garne gewährleisten zu können : wobei für die Dehnung am Indikator-Garnradius Rind (gemessen vom Mittelpunkt der Litze wie definiert in Fig. 2C) gilt : <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 2rond<BR> <BR> <BR> <BR> D+<BR> D + d wobei für die Dehnung am maximalen Kunstfasergarnradius RTrag (gemessen vom Mittelpunkt der Litze wie definiert in Fig. 2C) gilt: <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 2RTrag<BR> #eff.Trag= D+D mit #ult, Ind: Bruchdehnung des Indikator-Garns bzw. der Fasern des Indikator-Garns
Euit, Trag : Bruchdehnung des Kunstfasergarns bzw. der Kunstfasern : D : Treibscheibendurchmesser d : Riemendicke (falls die Litze bei der halben Riemendicke liegt) RInd radiale Distanz des Indikator-Garns, gemessen vom Mittelpunkt der Litze (siehe Fig. 2C) RTrag : radiale Distanz des äussersten Kunstfasergarns, gemessen vom Mittelpunkt der Litze (siehe Fig. 2C) Nach der obigen Ungleichung kann bestimmt werden, wie die Bruchdehnung Suit, ind für das Indikator-Garn in Abhängigkeit von der (durch Rind charakterisierten) Position des Indikator-Garns im Innern der Litze gewählt werden muss, damit die Filamente des Indikator-Garns bei einer Belastung des Riemens früher brechen als die das Indikator-Garn umgebenden Kunstfasergarne der entsprechenden Litze. Der Faktor 0.88 in der Ungleichung ist ein empirischer Wert, der so ermittelt ist, dass das Verhalten des Indikator- Garns mit hinreichender Sicherheit Schlüsse auf das Bruchverhalten der Kunstfasergarne zulässt. Die obige Ungleichung hat jedoch nur Gültigkeit, wenn sich das Indikator-Garn nicht im Zentrum der Litze befindet und folglich der Effekt der Biegedehnungen dominant für das Bruchverhalten des Indikator-Garns ist. Wenn das Indikator- Garn im Zentrum oder in der Nähe des Zentrums der Litze angeordnet ist, wird das Bruchverhalten des Indikator-Garns weniger durch die Biegedehnungen des Riemens als durch die Zugbelastung bestimmt. Im letzteren Fall liegen für das Indikator-Garn bei einer Belastung des Riemens Bedingungen vor, die der Belastung eines Garns in einem geraden, nur
durch Zug belasteten Riemen oder in einem geraden, nur durch Zug belasteten Seil entsprechen. In diesem Grenzfall ist eine hinreichende Sensitivität des Indikator-Garns gegeben, wenn die Ungleichung <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> - -<0. 88<BR> <BR> <BR> <BR> #ult, Trag erfüllt ist. Der Grenzwert 0.88 ist empirisch bestimmt, um zuverlässige Rückschlüsse auf eine Schädigung der Kunstfaser-Garne zu ermöglichen.
Gemäss Erfindung können zum Beispiel Kunstfasergarne aus Aramid verwendet werden. Aramid besitzt eine hohe Wechselbiegefestigkeit und eine hohe spezifische Bruchdehnung Suit, Trag. Die Litzen des Riemens können entgegengesetzte Drehungsrichtungen aufweisen.
Beispielsweise Kohlefasern haben sich als Filamente für das Indikator-Garn als besonders geeignet erwiesen, da sie spröder (d. h. kleine Bruchdehnung Suit, ind) sind als Aramid und da sie elektrisch leitfähig und zudem kostengünstig herstellbar sind.
Der Riemenmantel umfasst ein Kunststoffmaterial. Die folgenden Kunststoffmaterialien sind besonders als Riemenmantel geeignet : Gummi, Neopren-Kautschuk, Polyurethan, Polyolefin, Polyvinylchlorid oder Polyamid.
Gemäss Erfindung kann der Riemenmantel eine hantelförmige, zylindrische, ovale, konkave, rechteckige oder keilförmige Querschnittsform aufweisen.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Figur 4 als schematischer Querschnitt gezeigt. Der Riemen 43 umfasst insgesamt vier parallel verlaufende Litzen 41. Jede Litze 41 umfasst mehrere Kunstfasergarne und je ein Indikator-Garn 44, die miteinander verdreht sind. Die Indikator-Garne 44 verlaufen in jeder Litze 41 wendelartig entlang der Längsrichtung des Riemens 43. Im gezeigten Bespiel liegen die Indikator-Garne 44 von links nach rechts betrachtet ungefähr bei 12 Uhr, 1 Uhr, 9 Uhr und 4 Uhr.
Schneidet man den gleichen Riemen 43 an einer anderen Stelle, so würde sich ein anderes Bild ergeben, was die Lage der Indikator-Garne 44 betrifft.
Die Erfindung kann bei allen Riemen angewendet werden, die Kunstfaserlitzen zur Verstärkung aufweisen. Beispiele sind : Flachriemen, Poly-V-Riemen, Keilrippenriemen 53 (wie zum Beispiel in Figur 5 gezeigt), oder (Trapez) Zahnriemen 63 (wie zum Beispiel in Figur 6 gezeigt).
Ein erfindungsgemässer Keilrippenriemen 53, wie in Figur 5 gezeigt, weist eine ganze Anzahl von parallel verlaufenden Litzen 51 auf, die in einem Riemenmantel 55 eingebettet sind.
Ein erfindungsgemässer Trapez-Zahnriemen 63, wie in Figur 6 gezeigt, weist eine ganze Anzahl von parallel verlaufenden Litzen 61 auf, die in einem Riemenmantel 65 eingebettet sind.
Gemäss Erfindung kann eine Kunstfaserlitze mehrere Indikator-Garne aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform weist der Riemen mehrere parallele Litzen auf. Eine erste Litze umfasst ein erstes Indikator-Garn, das eine erste Bruchdehnung Suit, ind aufweist. Eine zweite Litze umfasst ein zweites Indikator-Garn, die eine zweite Bruchdehnung Eult, ins2 aufweist. Gilt nun die folgenden Bedingung Suit, Ind2 > Suit, indi so spricht die erste Kohlefaser zuerst an, da diese erste Kohlefaser empfindlicher ist. Je nach Aufzugsanlage kann man in diesem Fall eine vorbestimmte Reaktion auslösen. Es kann zum Beispiel ein Serviceruf abgesetzt werden, oder der Aufzugsbetrieb kann eingeschränkt werden. Versagt die zweite Kohlefaser, so kann zum Beispiel der Aufzugsbetrieb ganz eingestellt werden.
Es können auch mehrere Litzen je ein Indikator-Garn mit derselben Bruchdehnung eut, ins enthalten und die Zunahme der Zahl von ausgefallenen Litzen dient als Auslösekriterium einer geeigneten Reaktion.
Gemäss Erfindung kann eine Indikatorschaltung eingesetzt werden, die messtechnisch ermittelt, ob sich die Eigenschaften einer Kohlefaser verändert haben, oder ob eine Kohlefaser unterbrochen wurde. Dabei können zum Beispiel die Kohlefasern zweier Faserbündel an einem Ende des Riemens miteinander leitend verbunden sein. Am anderen Ende des Riemens kann man dann zum Beispiel eine Widerstandsmessung vornehmen, um Veränderungen erkennbar zu machen. Die Indikatorschaltung kann zum Beispiel einen oder mehrere Komparatoren und einen oder mehrere Analog/Digital-
Wandler aufweisen, die eine Verbindung zur üblicherweise digital ausgeführten Aufzugssteuerung herstellen.
Die Erfindung ermöglicht erstmals eine zuverlässige und frühzeitige Erkennung von Ermüdungen und Brüchen der Faserbündel, die einem Riemen die Tragfestigkeit verleihen.
Ein derartiger Riemen kann rechtzeitig ausgewechselt werden.
Next Patent: PRESS ROLLER