Подъемная система
Подъемная система содержит кабину, роликовое устройство и несущий и/или тяговый и/или направляющий элемент в виде ремня (30). Роликовое устройство включает в себя два ролика (10, 20) с приблизительно параллельными осями (12, 22) вращения. Ролики (10, 20) имеют структурированные периферийные поверхности с параллельными ребрами и канавками и вращаются при движении кабины навстречу друг другу. Ремень (30) снизу удерживает кабину. Он проходит непосредственно от ролика (10) к ролику (20). Ремень (30) имеет структурированную основную поверхность (33), соответствующую структурам роликов (10, 20). На находящемся между роликами (10, 20) участке (А) ремень (30) закручивается вокруг своей продольной оси (32) с тем, чтобы основная поверхность (33) вошла в зацепление с периферийными поверхностями (13, 23) обоих роликов (10, 20), когда ремень (30) обвивает вращающиеся навстречу друг другу ролики (10, 20). Изобретение обеспечивает возможность использования одностороннего профилированного ремня. 9 з.п. ф-лы, 10 ил.
Изобретение относится к подъемной системе согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Изобретение, в частности, однако не исключительно, предназначено для применения в связи с лишенной машинного отделения подъемной системой. Такая лишенная машинного отделения подъемная система имеет то преимущественно, что по сравнению с традиционными подъемными системами она занимает меньше места, и, в частности, при монтаже в зданиях с плоской крышей необязательно предусматривать выступающие за край крыши надстройки.
Из WO 03043922 уже известен плоский ремень, обвивающий несколько тяговых или огибных роликов. С раскрытым здесь выполнением шахту нельзя оптимально использовать в каждом случае. В частности, профилированную сторону ремня нельзя использовать при встречном изгибе.
Задача предлагаемого изобретения состоит в создании такой подъемной системы описанного выше рода, которая обеспечивала бы более широкое применение одностороннего профилированного ремня.
Эта задача решается у подъемной системы описанного выше рода согласно изобретению посредством признаков независимого пункта 1 формулы изобретения.
Предпочтительные усовершенствования и подробности подъемной системы, согласно изобретению, охарактеризованы в зависимых пунктах формулы изобретения.
В новой подъемной системе структурированная основная поверхность ремня находится в контакте с периферийной поверхностью обоих роликов даже тогда, когда первый ролик вращается навстречу второму. Это достигается за счет того, что находящийся между двумя роликами отрезок ремня закручивается на определенный угол вокруг своей продольной средней оси.
Благодаря наличию этой новой направляющей ремня достигается то, что система из роликов и ремня может оптимальным образом выполнять тяговую, несущую и направляющую функции.
Угол, на который ремень закручивается между двумя вращающимися в разных направлениях роликами, составляет у некоторых форм выполнения около 180°, если оси вращения обоих роликов параллельны и ролики лежат приблизительно в одной плоскости. Существуют роликовые устройства, у которых оси вращения обоих роликов приблизительно перпендикулярны друг другу. В этом случае угол закручивания ремня составляет около 90°.
Согласно изобретению угол закручивания ремня равен углу, на который направленные оси вращения обоих роликов повернуты друг к другу. Кроме того, направление вращения, в котором закручивается ремень, равно направлению вращения, вокруг которого пришлось бы повернуть ось вращения первого ролика, чтобы ориентировать ее параллельно оси вращения второго ролика.
Угол закручивания составляет согласно изобретению от 70 до 200°, преимущественно от 70 до 110°, в частности от 160 до 200°.
Правда, при закручивании ремня возникает некоторая нагрузка на соответственно закрученный участок ремня. Эта нагрузка, однако, по меньшей мере, при подходящем выполнении ремня, является незначительной.
Напротив, предотвращается знакопеременная изгибающая нагрузка, которая действовала бы на ремень, если бы он не закручивался и потому попеременно сгибался бы в разных направлениях вокруг поперечных осей, что произошло бы в том случае, если бы он, не закручиваясь, обвивал вращающиеся в разных направлениях ролики. Благодаря отсутствию этой знакопеременной изгибающей нагрузки увеличивается срок службы ремня.
Предпочтительно также, что структурированная поверхность ремня при обвиве роликов нагружена, в основном, на сжатие, а не на растяжение, как внешняя основная поверхность ремня. Ремень при обвиве роликов находится, правда, в зоне внешней основной поверхности ремня под изгибающим напряжением, однако всегда сгибается так, что внешняя основная поверхность ремня обращена от ролика и потому испытывает, в основном, только растягивающую нагрузку. Граничащий со структурированной поверхностью ремня участок ремня испытывает, напротив, только сжимающее напряжение.
Другое преимущество нового устройства состоит в том, что неструктурированная основная поверхность ремня практически не нагружена трением, поскольку эта неструктурированная основная поверхность ремня не вступает в контакт с периферийными поверхностями роликов. Обычное в остальном покрытие неструктурированной основной поверхности ремня может поэтому отпасть, не сокращая срока службы ремня.
Можно также использовать неструктурированную основную поверхность ремня в других целях, например, эта основная поверхность ремня может быть снабжена изменяющимся при нагрузке покрытием, соответствующий аспект которого позволяет судить о деформации, температуре или скорости ремня.
Для того чтобы выполнять несущую функцию или действовать в качестве несущего ролика, один ролик должен быть обвит ремнем, по меньшей мере, на 45°.
Для того чтобы выполнять тяговую функцию, тяговый шкив должен передавать на ремень максимальное тяговое усилие. Для этой цели важно, чтобы ремень и ролики имели поверхность касания, усиливающую тяговую способность, например посредством V-образных ребер и канавок, или посредством зубчатых поперечных ребер и поперечных канавок. Кроме того, важно, чтобы ремень обвивал ролики в правильном боковом положении, что может быть достигнуто за счет подходящих, входящих друг в друга, соответствующих друг другу структур ролика и ремня.
Ребра и канавки ремня проходят преимущественно параллельно его продольной оси, и соответственно ответные ребра и канавки роликов проходят вдоль периферии роликов. За счет этого улучшаются, в основном, направляющие свойства между роликами и ремнем. Кроме того, поперечно проходящие канавки ремня могут привести к уменьшению изгибающего напряжения в ремне.
Ребра и канавки ремня могут проходить также поперек продольной оси несущего и/или тягового элемента, и соответственно ребра и канавки роликов проходят, по меньшей мере, приблизительно в направлении осей вращения роликов. За счет этого улучшаются, в основном, тяговые свойства между роликами и ремнем.
При закручивании ремня согласно изобретению возрастает деформация от средней зоны ремня к его краевым зонам. Преимущественно используют поэтому ремень, который в средней зоне обладает меньшей упругой деформируемостью, чем в краевых зонах. Это позволяет избежать того, чтобы краевые зоны ремня при его закручивании подвергались недопустимо сильной деформации.
Оказалось благоприятным снабжать ремень усиливающими вставками, проходящими главным образом в направлении его продольной оси. Такие усиливающие вставки могут быть расположены, например, в усиленном выполнении или в более плотном расположении в зоне продольной оси, в результате чего ремень в краевой зоне легче деформируется, чем в средней зоне.
Поскольку краевые зоны ремня вследствие закручивания подвержены большему по сравнению со средними зонами продольному растяжению, в краевых зонах ремня могут быть предусмотрены усиливающие вставки, соотношение напряжение/растяжение которых (модуль упругости) соответственно меньше. У усиливающих вставок в виде прядей стальной проволоки это может быть достигнуто, например, за счет разного вида изготовления прядей (например, скручивания с разной силой).
Другие подробности и преимущества изобретения описаны ниже на примерах и со ссылкой на чертежи, на которых изображают:
- фиг.1: устройство согласно изобретению с двумя роликами и проходящим непосредственно между ними ремнем;
- фиг.2А: частично сечение ролика со структурированной периферийной поверхностью;
- фиг.2В: сечение ремня со структурированной основной поверхностью, подходящей к ролику на фиг.2А;
- фиг.3А: сечение другого ремня со структурированной основной поверхностью;
- фиг.3В: ремень на фиг.3А с видом на основные поверхности;
- фиг.4А: вид сбоку отрезка другого ремня со структурированной основной поверхностью в растянутом положении;
- фиг.4В: ремень на фиг.4А в согнутом, обвивающем ролик положении аналогично фиг.4А;
- фиг.5А: первое выполнение другого устройства согласно изобретению с двумя роликами, оси вращения которых пересекаются под углом около 90°, и с проходящим непосредственно между ними ремнем;
- фиг.5В: второе выполнение другого устройства согласно изобретению с двумя роликами, оси вращения которых пересекаются под углом около 90°, и с проходящим непосредственно между ними ремнем;
- фиг.6: подъемную систему согласно изобретению в упрощенном виде.
На фиг.1 изображено устройство для подъемной системы, содержащее первый 10 и второй 20 ролики и ремень 30, образующий несущий и/или тяговый элемент подъемной системы. Ремень 30 кинематически связывает в нужной последовательности различные элементы подъемной установки (не показаны), в частности кабину, противовес и роликовое устройство, из которого показаны только ролики 10 и 20. Ремень 30 проходит в первом определенном направлении движения кабины от первого ролика 10 непосредственно ко второму ролику 20 или, другими словами, ролики 10 и 20, если смотреть в направлении движения ремня 30, расположены непосредственно друг за другом.
При движении кабины или при происходящем при движении кабины движении ремня 30 ролики 10, 20 вращаются во встречных направлениях. Если ремень 30 движется, например, по стрелке 31, то ролик 10 вращается по стрелке 11 вокруг первой оси 12 вращения, а ролик 20 вращается по стрелке 21 вокруг второй оси 22 вращения.
Ролики 10, 20 расположены так, что оси 12, 22 их вращения, по меньшей мере, приблизительно параллельны и что ремень 30 не смещается или почти не смещается в направлении осей 12, 22 вращения, а всегда остается между двумя параллельными, перпендикулярными осям вращения 12, 22, плоскостями. У изображенного на фиг.1 устройства передние торцевые поверхности 14, 24 лежат в одной плоскости (расположение роликов без смещения).
Ролик 10 имеет структурированную периферийную поверхность 13, причем его структурирование на фиг.1 в упрощенном виде обозначено первым узором, который виден, поскольку для этой цели прилегающая к ролику 10 краевая часть ремня удалена.
Ролик 20 также имеет структурированную периферийную поверхность 23, причем его структурирование на фиг.1 в упрощенном виде обозначено вторым узором.
Ремень 30 имеет геометрическую продольную среднюю ось 32 и сечение, ограниченное двумя основными поверхностями 33, 34 и боковыми поверхностями 35, 36 (края). Основная поверхность 33 ремня имеет структуру, соответствующую структуре периферийной поверхности 13 ролика 10 и структуре периферийной поверхности 23 ролика 20. Термин "соответствующий" не означает, что структурирования роликов 10, 20, с одной стороны, и ремня 30, с другой стороны, при проходящем прямо ремне 30 геометрически точно соответствуют друг другу. Термин "соответствующий" означает лишь, что структурирования роликов 10, 20 и ремня 30 выполнены так, что ролики 10, 20 и ремень 30 в имеющихся геометрических условиях в зонах контактирования между ремнем 30 и роликом 10 или 20 соответствуют друг другу таким образом, что возникает удовлетворительное взаимодействие.
Ремень 30 в изображенной форме выполнения в зоне между роликами 10, 20 закручен вокруг своей продольной средней оси 32 на угол, по меньшей мере, приблизительно 180°. Возможны и другие формы выполнения, у которых ремень закручен вокруг своей продольной средней оси 32 приблизительно на 90°. Этим достигается то, что у роликов 10, 20 структурированная основная поверхность 33 ремня прилегает к структурированной периферийной поверхности 13 и входит в зацепление со структурированной периферийной поверхностью 23.
На фиг.2А изображен ролик 10 со структурой, соответствующей структуре ремня на фиг.2В. Эта структура образована канавками 17.2 и ребрами 17.1 на периферийной поверхности 13 ролика 10.
На фиг.2В ремень 30 (с продольными ребрами) изображен в сечении, которое при использовании согласно изобретению обладает, в частности, хорошими направляющими свойствами. Ремень 30 на фиг.2А выполнен в виде клинового ремня и имеет на своей основной поверхности 33 структуру, которая образована проходящими в продольном направлении ремня ребрами 37.1 и лежащими между ребрами 37.1 канавками 37.2. Ролик 10 в направлении своей оси 12 вращения шире ремня 30 и имеет неструктурированную краевую зону 17.3. Аналогичным образом вместо клинового ремня 30 может быть использован также зубчатый ремень.
На фиг.3А изображено сечение ремня 30 (с продольными ребрами), выполненного здесь с треугольными ребрами 37.1. Ремень 30 на фиг.3А состоит, в основном, из подходящего эластичного материала (преимущественно СКЭПТ или ПУ) и содержит проходящие вдоль усиливающие элементы 38 (например, из прядей стальной проволоки).
На фиг.3В схематично изображен вид сбоку этого ремня 30. В частности, из фиг.3В видно, что участок, на котором ремень 30 закручивается, имеет длину L. Этот участок называется далее участком А. Из всего ремня 30 только продольная ось 32 сохраняет на этом участке А, в основном, длину L. Все отстоящие вбок от продольной оси 32 части ремня упруго растягиваются на участке А до длины, большей, чем длина L, причем краевые зоны 35, 36 ремня растягиваются сильнее всего.
За счет того что усиливающие элементы 38 располагают от продольной оси 32 к краевым зонам 35, 36 ремня либо в меньшем количестве, либо меньшей толщины, краевые зоны ремня приобретают повышенную эластичную растяжимость. Можно также сделать краевые зоны ремня более растягивающимися за счет того, что сечение собственно ремня не постоянно по ширине В ремня, а изменяется в соответствии с нагрузкой.
Поскольку краевые зоны ремня 30 вследствие закручивания подвержены повышенному по сравнению со средними зонами продольному растяжению, в краевых зонах могут быть предусмотрены усиливающие вставки, соотношение напряжение/растяжение которых (модуль упругости) меньше. В случае усиливающих вставок в виде прядей стальной проволоки это может быть достигнуто, например, за счет разного вида изготовления прядей (например, скручивания с разной силой).
Следует еще упомянуть, что длина L участка А, на котором происходит закручивание ремня 30, зависит, с одной стороны, от расстояния L1 между роликами 10, 20 (фиг.1), однако определенная минимальная длина L или минимальное расстояние L1 между роликами 10, 20 не должны быть меньше заданного значения. Особенно предпочтительны устройства, у которых расстояние L1, по меньшей мере, в 30 раз больше ширины В ремня. Согласно изобретению предпочтительны, следовательно, устройства с соотношением L/B>30.
На фиг.4А и 4В изображен ремень 30 с поперечно проходящей зубчатой структурой. Этот ремень 30 имеет на своей основной поверхности 33 ребра 39.1 и канавки 39.2, проходящие под прямым углом к продольной оси 32. Соответственно относящийся к нему ролик (не показан) имеет периферийную поверхность по типу зубчатого колеса. Такая комбинация ремня и ролика обеспечивает, в частности, хорошие тяговые свойства. На фиг.4А ремень 30 изображен в расправленном или прямом состоянии, а на фиг.4В - в согнутом состоянии, когда он обвивает ролик диаметром r(а). На фиг.4А у расправленного ремня 30 ребро 39.1 имеет ширину а1, измеренную на высоте основания ребра, а канавка 39.2 имеет ширину b1, измеренную на высоте головки ребра. Вследствие сгибания ремня ширина b2 становится меньше ширины b1. Точно так же а2 становится меньше а1 вследствие сжимающих напряжений, создаваемых при сгибании ремня в этой зоне.
На фиг.5А и 5В изображены устройства, у которых вертикальная проекция оси 22 ролика 20 пересекается с вертикальной проекцией оси 12 ролика 10 и заключают угол 90°. У изображенного на фиг.5А устройства ось 12 вращения первого ролика 10 пришлось бы повернуть вокруг оси R, чтобы она была параллельной оси 22 второго ролика 20. На этот угол 90° и в том же направлении вращения ремень 30 повернут в зоне между роликами 10, 20. Этим достигается то, что структурированная основная поверхность 33 ремня находится в зацеплении как со структурированной периферийной поверхностью 13 ролика 10, так и со структурированной периферийной поверхностью 23 ролика 20.
У изображенного на фиг.5В устройства ролик 20 вращается навстречу изображенному на фиг.5А ролику 20. Соответственно в зоне между роликами 10, 20 ремень поворачивается в обратном направлении, нежели изображенный на фиг.5А ремень 30. Также у изображенного на фиг.5В устройства достигается то, что структурированная основная поверхность 33 ремня находится в зацеплении как со структурированной периферийной поверхностью 13 ролика 10, так и со структурированной периферийной поверхностью 23 ролика 20.
На фиг.6 изображена подъемная установка 100, согласно изобретению, содержащая приводной агрегат 40, первый ролик 10, образующий тяговый шкив, второй ролик 20, образующий несущий/огибной ролик, дополнительный ролик 50, ремень 30 и кабину 60. При движении кабины 60, при котором ремень 30 движется по стрелке 31, ролик 10 вращается по стрелке 11, ролик 20 вращается навстречу ролику 10 по стрелке 21, а ролик 50 вращается в том же направлении по стрелке 51, что и ролик 20. Ремень 30 закручен между первым 10 и вторым 20 роликами, по меньшей мере, приблизительно на 180°, тогда как он между вторым 20 и третьим 50 роликами не закручен. За счет этого структурированная основная поверхность 33 ремня находится в контакте со структурированными периферийными поверхностями 13, 23, 53 роликов 10, 20, 50.
Дополнительно к названным элементам подъемная установка 100 включает в себя шахту 80, вертикальные направляющие 72, противовес 70 и ролик 71. Ремень 30 соединен в точке 73 с одной из вертикальных направляющих 72 подъемной установки 100 и обвивает несущий противовес ролик 71. Другой конец ремня 30 закреплен в зоне 74 верхнего конца второй вертикальной направляющей 72.
Структура ремня 30 и структуры роликов 10, 20 оптимальным образом соответствуют друг другу, когда-либо диаметры и структуры роликов 10, 20 одинаковы, либо диаметры роликов и их структуры отличаются друг от друга. Очевидно, однако, что только геометрия и свойства материала ремня 30 устанавливают нижний предел диаметра роликов, который не может быть ниже.
Подходящие ширина В и толщина Н ремня 30, подходящие углы γ обвива, подходящие диаметры r роликов 10, 20 или подходящие радиусы кривизны ремня и подходящие расстояния L1 между роликами 10, 20 были получены частично вычислительным путем, а частично - опытным.
Подходящие ремни 30 имеют преимущественно соотношение ширина/толщина (В/Н), которое меньше или равно 10, т.е., например, ширину В 5 см и соответственно толщину Н 0,5 см.
Подходящие углы γ обвива составляют от 60 до 180°. Преимущественно они составляют от 90 до 180°.
Подходящие диаметры r роликов составляют от 6 до 20 см.
Расстояние L1 между обоими непосредственно следующими друг за другом роликами 10, 20 должно составлять, по меньшей мере, 100 см. Преимущественно расстояние L1 составляет от 100 до 300 см. Опыты показали, что для плавного хода ремня и достаточного срока его службы соотношение между расстоянием L1 и шириной В закрученного на 180° вокруг своей продольной оси ремня не должно быть ниже значения 30 и должно лежать преимущественно в пределах 50. Для меньших углов закручивания эти значения следует пропорционально уменьшить.
В качестве материала для ремня 30 со структурированной основной поверхностью 33, пригодного для использования в подъемной системе 100, рассматриваются подходящие резины и эластомеры (пластики), в частности полиуретан (ПУ) и сополимер этилена и пропилена (СКЭПТ). При необходимости ремень 30 может быть снабжен ориентированными в его продольном направлении усиливающими вставками 38 и/или сетчатыми усиливающими вставками. В качестве ориентированных в продольном направлении ремня 30 усиливающих вставок 38 подходят, например, скрученные пряди стальной проволоки. Для придания ремню в краевой зоне 35, 36 более высокой упругости пряди 38 могут быть скручены в краевой зоне, например, сильнее, чем пряди в средней зоне ремня 30. Вследствие этого пряди в краевой зоне ремня имеют меньшее соотношение напряжение/растяжение, так что при нагруженном и закрученном вокруг своей продольной оси ремне в проволоках центральных и крайних прядей возникают приблизительно одинаковые растягивающие напряжения.
1. Подъемная система (100), содержащая кабину (60), роликовое устройство, включающее несколько роликов (10, 20), причем ролики (10, 20) имеют структурированные периферийные поверхности (13, 23) с углублениями и/или возвышениями, и, по меньшей мере, один несущий и/или тяговый элемент в виде ремня (30) с продольной осью (32), который проходит непосредственно от первого ролика (10) ко второму ролику (20) и имеет структурированную основную поверхность (33) с возвышениями и углублениями, которые выполнены в соответствии с углублениями и возвышениями структурированных периферийных поверхностей (13, 23) роликов (10, 20), отличающаяся тем, что первый ролик (10) установлен с возможностью вращения вокруг первой оси (12) вращения, а второй ролик (20) установлен с возможностью вращения вокруг второй оси (22) вращения, а несущий элемент (30) на находящемся между обоими роликами (10, 20) участке (А) закручен вокруг своей продольной оси (32) с тем, чтобы структурированная основная поверхность (33) ремня входила в зацепление со структурированными периферийными поверхностями (13, 23) обоих роликов (10, 20).
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что углубления и/или возвышения структурированной основной поверхности (33) ремня и структурированных периферийных поверхностей (13, 23) обоих роликов (10, 20) имеют вид ребер и канавок, т.е. ремень (30) снабжен канавками (37.2, 39.2) и ребрами (37.1; 39.1), а ролики (10, 20) снабжены ребрами (17.1) и канавками (17.2).
3. Система по п.2, отличающаяся тем, что ребра (37.1) и канавки (37.2) ремня, а также ребра (17.1) и канавки (17.2) роликов проходят параллельно продольной оси (32) ремня (30) с возможностью улучшения направляющих свойств между роликами (10, 20) и ремнем (30).
4. Система по п.3, отличающаяся тем, что ребра (37.1) и канавки (37.2) ремня, а также ребра (17.1) и канавки (17.2) роликов имеют треугольное сечение.
5. Система по п.2, отличающаяся тем, что ребра (39.1) и канавки (39.2) ремня проходят поперек продольной оси (32) ремня (30) для улучшения, в основном, гибкости и/или тяговой способности между роликами (10,20) и ремнем (30).
6. Система по п.5, отличающаяся тем, что ремень (30) имеет в зоне вдоль своей продольной оси (32) меньшую упругую деформируемость, чем в зоне своих краев (35, 36).
7. Система по п.3, отличающаяся тем, что ремень (30) содержит ориентированные в его продольном направлении усиливающие вставки (38) или пряди стальной проволоки, причем усиливающие вставки (38) или пряди стальной проволоки имеют в краевых зонах ремня меньшее соотношение напряжение/растяжение, чем в средней зоне.
8. Система по п.3, отличающаяся тем, что ремень (30) на участке (А) закручен на угол от 70 до 200°, преимущественно от 160 до 200°, в частности от 70 до 110°.
9. Система по п.3, отличающаяся тем, что у закрученного между двумя роликами (10, 20) ремня (30) шириной (В) расстояние L между первым (10) и вторым (20) роликами не должно быть ниже следующих значений:
L>30·B при угле закручивания около 180°;
L>15·B при угле закручивания около 90°.
10. Система по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что первый ролик (10) является тяговым шкивом, а второй ролик (20) является отклоняющим или несущим шкивом.
