Corde rivestite in PU come mezzi di sospensione per ascensori

Questo articolo sulla tecnologia esamina l'esperienza europea.

Introduzione

I mezzi di sospensione degli ascensori sono rimasti per lo più invariati per più di 165 anni. Nel 1834 fu concepita per la prima volta una fune d'acciaio per un ascensore minerario nella Germania centrale. Da allora il prodotto ha subito un'evoluzione tecnologica, ma sostanzialmente è rimasto sotto forma di fune metallica fino all'inizio del XXI secolo. 

Come mezzo di sospensione vennero introdotte le cinghie in acciaio rivestito e solo pochi anni dopo apparve sul mercato l'alternativa cosiddetta “di piccolo diametro”. Ha completamente cambiato il panorama del design moderno degli ascensori. Ebbene, non dimentichiamo che proprio dopo quest'ultimo hanno iniziato a comparire anche le funi rivestite in poliuretano (PU), unendo il vantaggio dei mezzi di sospensione rivestiti in elastomero e delle funi di piccolo diametro.

A questo punto, dobbiamo porci una domanda guida: perché dobbiamo complicarci la vita come progettisti di ascensori introducendo mezzi di sospensione alternativi nei nostri progetti? L'obiettivo di questo breve articolo è quello di affrontare correttamente le risposte a questa domanda. Segui mentre approfondiamo ed esploriamo la questione.

L'esperienza europea

Per questo esercizio ci troviamo in un territorio europeo dove l'ascensore medio è adatto per un'applicazione in un edificio definito a bassa altezza, bassa velocità (massimo 10-15 piani, con una velocità fino a 1.6 m/s), e in cui lo spazio disponibile ha un significato storico.

L'ascensore europeo medio ha una portata di 630 kg (81 persone di carico utile) e, in base alla norma tecnica EN 20-50/8, il diametro minimo della fune metallica deve essere >= 40 mm con un rapporto minimo di flessione sulle pulegge di 1 :320, portando il diametro della puleggia motrice a >= XNUMX mm.

Con questi valori minimi in mente, procediamo nella fase di progettazione dell'ascensore comprendendo che, con spazi così ristretti a disposizione, l'unico modo per aumentare le dimensioni della cabina è ridurre le dimensioni del motore, e per farlo c'è solo un modo: inclinarsi verso mezzi di sospensione di piccolo diametro (per essere conformi alla Direttiva Ascensori 2014/33/UE, i mezzi di sospensione di piccolo diametro possono essere applicati su ascensori solo se accompagnati da un Certificato di Esame di Conformità rilasciato da un Organismo Notificato).

Comprendere che la coppia del motore, e di conseguenza le dimensioni del motore, sono direttamente proporzionali al diametro della puleggia motrice. Maggiore è la puleggia, maggiore è la coppia richiesta e maggiore è la taglia del motore (la taglia del motore sarà direttamente proporzionale alla coppia richiesta). Inversamente, più piccola è la puleggia, minore è l'amperaggio richiesto dal motore, richiedendo un inverter più piccolo. È paragonabile all'effetto domino.

L'esercizio "The Bucket Challenge" aiuta a simulare questo argomento e le relazioni fisiche discusse (Figura 1). Immagina di tenere due secchi pieni d'acqua con le braccia posizionate lungo i fianchi; saresti in grado di stare in questa posizione per un bel po' di tempo. Ora alza le braccia verso l'alto in posizione orizzontale. Non sarai in grado di rimanere in questa posizione troppo a lungo. Esatto, ma perché? Le tue spalle hanno appena sperimentato la "coppia" e, analogamente, questa è sperimentata dal motore con il diametro della puleggia di trazione (Figura 1).

Come mostrato, è evidente che mezzi di sospensione di piccolo diametro possono assolvere a questo compito. Non è solo un vantaggio in termini di spazio, ma anche in termini di costi, considerando che i motori e gli inverter sono tra gli elementi più importanti e costosi negli ascensori bassi e a bassa velocità.

In conclusione, a parità di velocità di marcia in cabina, se si riduce il diametro della puleggia motrice, il motore dovrà ruotare ad una velocità (RPM) maggiore. Ciò porterà il motore stesso a funzionare in un intervallo in cui l'efficienza energetica è aumentata (Figura 2).

Esempio: Una serie di ascensori adatti per un edificio di 10-15 piani, in cui sarebbero richiesti nominalmente quattro ascensori (630 kg, carico utile per otto persone) per gestire il traffico nelle ore di punta. Tutto questo si basa su un design convenzionale dell'ascensore con una fune d. 8 mm e un diametro minimo della puleggia motrice di 320 mm.

Passando a mezzi di sospensione di piccolo diametro e riducendo il diametro della puleggia di trazione a 120 mm con l'ausilio di funi rivestite in PU nella stessa dimensione del vano, si può teoricamente installare un ascensore con una portata di almeno 750 kg (portata utile 10 persone), portandoti a installare tre ascensori invece di quattro.

Questa configurazione non solo farebbe risparmiare il costo dell'installazione di un ascensore, ma avvantaggia anche i progettisti e i proprietari di edifici fornendo appartamenti o uffici aggiuntivi.

Vale la pena notare che questo è inteso come un esercizio puramente teorico, che non considera molte condizioni al contorno. È un esperimento che potrebbe darci una guida per comprendere la filosofia dell'utilizzo di mezzi di sospensione rivestiti e funi di piccolo diametro.

Rivestito vs. Non rivestito

Perché sarebbe necessario passare alle funi metalliche rivestite in elastomero invece delle funi metalliche convenzionali?

Se sei un progettista di ascensori, hai sicuramente familiarità con il concetto di numero minimo di funi richieste, l'effetto della pressione specifica e il modo in cui influiscono sulla durata di servizio della fune metallica.

Considerare che quando si riduce il diametro della puleggia di trazione con funi metalliche di piccolo diametro (non rivestite) per una trazione adeguata, è necessario utilizzare pulegge di trazione temprate a V. Queste scanalature sono piuttosto aggressive per ridurre la durata delle funi metalliche e, sebbene non richiesto dal codice, si consiglia di eseguire una verifica della pressione specifica e regolare per una durata di servizio ragionevole.

Ricorda, i codici sono regole di sicurezza e non descrivono i requisiti di durata. Vanno sempre fatte ulteriori considerazioni.

A scopo comparativo si faccia riferimento all'esempio precedente di un ascensore da 630 kg (portata 2 persone) con disposizione di trattenuta 1:120, e puleggia di trazione di dimensioni ridotte (1 mm), in cui andremo ad applicare due diversi mezzi di sospensione: 6.5) d. 8 mm 19x2W+IWRC, e 6.5) d. Corde rivestite in PU da XNUMX ​​mm.

Nel primo caso con scanalature temprate a V, avremmo bisogno di utilizzare da otto a dieci funi per ottenere una durata adeguata. Mentre nel secondo caso, con funi rivestite in PU e gola a U, lo stesso ascensore può utilizzare da tre a quattro funi. La più grande differenza tra i due scenari è che la durata delle funi rivestite supererà di gran lunga quella delle funi non rivestite. 

Da questo confronto, è abbastanza chiaro che le corde rivestite in PU apportano molti vantaggi di progettazione. Infine, le funi rivestite in PU non hanno limitazioni di brevetto e possono essere utilizzate in qualsiasi configurazione di ascensore.

Consigli sull'applicazione

Dopo aver chiarito i vantaggi delle corde rivestite in PU, è importante leggere e comprendere il manuale d'uso fornito dal produttore. Ciò fornirà tutti gli elementi di progettazione che dovrebbero essere considerati durante lo sviluppo del progetto dell'ascensore.

Per quanto riguarda le funi d'acciaio convenzionali, la quantità di dati storici e materiale di riferimento compilato per le applicazioni degli ascensori supera i 180 anni, cosa che manca per le funi rivestite in PU. Ogni combinazione di mezzi di sospensione rivestiti e puleggia di trazione deve essere testata per garantire la verifica dell'effettiva f fattore. 

Si prega di essere consapevoli della differenza tra μ and f: μ è il coefficiente di attrito tra i materiali, mentre f è il fattore di attrito apparente ottenuto mediante esperimenti di laboratorio che prendono in considerazione la geometria del solco, la finitura superficiale e qualsiasi altro elemento che influenzi la trazione.

Da questo confronto, è abbastanza chiaro che le corde rivestite in PU offrono molti vantaggi di progettazione. Infine, le funi rivestite in PU non hanno limitazioni di brevetto e possono essere utilizzate in qualsiasi configurazione di ascensori.

Questi valori iniziali sono ottenuti in un ambiente di laboratorio, quindi testati con il prototipo di ascensore, come f i risultati dei fattori possono variare a seconda della configurazione, dell'efficienza dell'albero e dei materiali utilizzati. Per questo motivo, si consiglia di costruire un prototipo di ascensore per eseguire tutti gli esperimenti necessari prima di introdurre sul mercato l'ascensore definitivo. Anche le condizioni ambientali devono essere considerate. Non è intenzione di questo articolo coprire ogni aspetto. Si prega di fare riferimento al manuale utente del produttore per informazioni più dettagliate.

Ricorda che le funi rivestite in PU richiedono una mentalità diversa rispetto alle funi metalliche convenzionali. Per sfruttare al meglio le loro caratteristiche è necessario gestirli correttamente, a cominciare dalla manipolazione e dalla cura: i materiali PU sono molto sensibili alle condizioni ambientali e alla pulizia dei punti di contatto. Maneggiarli con guanti puliti e non entrare in contatto con alcuna fonte di lubrificante o grasso. Una volta contaminato, sarà molto difficile pulirlo correttamente. Ciò degraderà la fune rivestita in PU e causerà lo slittamento (Figura 3).

Le corde rivestite in PU devono rimanere pulite e, se necessario, è necessario eseguire una pulizia periodica con un prodotto specifico consigliato nel manuale d'uso del produttore. Seguire le raccomandazioni di cui sopra ti consentirà di ottenere il massimo dalle tue corde rivestite in PU.

Conclusione

L'industria degli ascensori è in continua evoluzione mentre l'integrazione di nuovi materiali sostenibili porta risparmi sui costi e sull'energia per nuove ed entusiasmanti soluzioni innovative. A questo proposito, il vantaggio delle funi rivestite in PU può supportare questa tendenza, fornendo la possibilità di implementare progetti che prima non erano possibili.

Come per tutte le nuove tecnologie, le diverse caratteristiche delle funi rivestite in PU dovrebbero essere prese in considerazione durante lo sviluppo del progetto e la fase di progettazione. È altrettanto importante mantenere una forte comunicazione e un buon rapporto di lavoro con i fornitori, che saranno in grado di fornire indicazioni nella corretta applicazione del loro prodotto.