ES2285833T3 - Sistema elevador con sala de maquinas compacta. - Google Patents
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Abstract
En combinación, un edificio que tiene un tejado y un sistema elevador (12; 50) instalado en dicho edificio, teniendo el sistema elevador una cabina (14; 80) y un contrapeso (16; 82) interconectados por uno o más cables (18; 722) para un recorrido dentro de un hueco (20;76) del elevador que tiene una dimensión vertical en altura, estando dispuesto el hueco del elevador dentro del edificio, los cables enganchados con una máquina (28, 30; 54) de tracción dispuesta dentro de una sala de máquinas (32; 52) y donde la sala de máquinas está dispuesta verticalmente contigua al hueco del elevador e incluye una dimensión en altura tal que la combinación del hueco del elevador y de la sala de máquinas cabe por debajo de la línea (40) del tejado del edificio, y donde cada uno o más cables (18; 722) tiene una anchura w, un espesor t medido en la dirección de curvatura, y una relación de aspecto definida como la relación de al anchura w con respecto al espesor t, mayor que uno.
Description
Sistema elevador con sala de máquinas
compacta.
La presente invención está relacionada con
sistemas elevadores y, más en particular, con sistemas elevadores
que tienen salas de máquinas.
Un sistema elevador típico de tracción incluye
una cabina y un contrapeso dispuestos en el hueco del elevador, una
pluralidad de cables que interconectan la cabina y el contrapeso, y
una máquina que tiene una polea de tracción enganchada con los
cables. Los cables, y por tanto la cabina y el contrapeso, son
accionados por medio de la rotación de la polea de tracción. La
máquina, y su equipo electrónico asociado, junto con los
componentes periféricos del elevador, tal como un regulador, están
alojados en una sala de máquinas situada por encima del hueco del
elevador.
Una tendencia reciente en la industria de los
elevadores es eliminar la sala de máquinas y situar los diversos
equipos del elevador y sus componentes en el hueco del elevador. Un
ejemplo es el documento JP 4-50297, que divulga el
uso de una máquina situada entre el espacio del recorrido de la
cabina y una pared del hueco del elevador. Otro ejemplo es la
patente de Estados Unidos 5.429.211, que divulga el uso de una
máquina situada en la misma posición, pero que tiene un motor con
un rotor del tipo de disco. Esta configuración hace uso del
aplanamiento de tal máquina para hacer mínimo el espacio necesario
para la máquina en el hueco del elevador. Esta máquina divulgada
hace uso también de imanes permanentes en el rotor con el fin de
mejorar la eficiencia de la máquina. Sin embargo, estos tipos de
máquinas, están limitados a ciclos de funcionamiento relativamente
cortos y a velocidades bajas.
En la práctica, estos tipo de elevadores
requieren una extensión del hueco del elevador con el fin de ubicar
la máquina y otros equipos. La extensión se puede conseguir
ampliando la superficie de la sección transversal del hueco del
elevador, para acomodar el equipo o bien ampliando la parte superior
del hueco del elevador hacia arriba y más allá de la línea del
tejado del edificio. Estas dos configuraciones pueden añadir coste
a la instalación del sistema elevador. Además, al colocar la máquina
y otros equipos típicos de la sala de máquina en el hueco del
elevador, se requieren procedimientos y precauciones especiales con
el fin de dar servicio a los equipos.
El documento
EP-A-100072 divulga un aparato de
accionamiento para un elevador, dispuesto por encima del hueco del
elevador.
Aún teniendo en cuenta la técnica anterior, hay
científicos e ingenieros trabajando bajo la dirección del
cesionario del solicitante, para desarrollar sistemas elevadores que
utilicen eficientemente el espacio disponible dentro de un
edificio.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona una combinación o un edificio y un sistema elevador como
se reivindica en la reivindicación 1.
En un modo de realización preferido de la
presente invención, el sistema elevador incluye una sala de máquinas
que es una unidad auto-contenida que puede ser
instalada colocando la unidad contiguamente al hueco del
elevador.
Como resultado de que la sala de máquinas está
auto-contenida, toda la sala de máquinas puede ser
pre-montada y comprobada en fábrica, antes de ser
enviada al lugar del edificio. Una vez en el lugar del edificio, la
sala de máquinas puede ser colocada en su posición sin necesidad
adicional de instalar componentes de la sala de máquinas, tales
como la máquina, la transmisión, el controlador, el regulador, etc.
Esta característica ahorra tiempo de instalación y coste. Además,
una vez que está instalada la sala de máquinas, puede ser utilizada
como un cabrestante para instalar el equipo del hueco del ascensor,
tal como los raíles guía.
De acuerdo con un aspecto adicional de este modo
de realización, la sala de máquinas tiene una superficie de su
sección transversal sustancialmente igual a la superficie de la
sección transversal del hueco del elevador.
Como resultado de su tamaño compacto, la sala de
máquinas puede ser instalada dentro del mismo espacio horizontal
que el hueco del elevador, y sin necesidad de ampliar el tamaño del
edificio. Esta característica reduce el coste de la construcción
del edificio y proporciona flexibilidad en el diseño del
edificio.
Una característica de la presente invención es
el uso de cables planos. Los cables planos, como se utilizan en
esta memoria, es una definición que incluye cables con una relación
de aspecto, definida como la relación de la anchura w con respecto
al espesor t, sustancialmente mayor que uno. Una descripción más
detallada de un ejemplo de tales cables está incluida en las
solicitudes en trámite, del mismo solicitante, con el Número de
Serie de Solicitudes de Patente de Estados Unidos 09/031.108,
titulada "Miembro de tensión para un elevador", presentada el
26 de Febrero de 1998, y con el Número de Serie 09/218.990, titulada
"Miembro de tensión para un elevador", presentada el 22 de
Diciembre de 1998.
El uso de cables planos da como resultado una
máquina muy compacta que puede caber dentro de las limitaciones de
espacio de una sala de máquinas compacta, sin afectar adversamente
al rendimiento del sistema elevador. Esto permite que la sala de
máquinas tenga un tamaño tal que pueda caber cómodamente en el
espacio entre el hueco del elevador y los límites del edificio, tal
como la línea del tejado. Además, el tamaño compacto y el peso
ligero de la máquina y de la sala de máquinas permite montar la sala
de máquinas como una unidad auto-contenida, que se
maneja con facilidad en el lugar del edificio durante la instalación
del sistema elevador.
Los objetos, características y ventajas
anteriores, y otros más, de la presente invención, se harán más
evidentes a la luz de la siguiente descripción detallada de los
ejemplos de modos de realización de la misma, como se ilustra en
los dibujos que se acompañan.
La figura 1 es una ilustración esquemática de un
sistema elevador de acuerdo con la presente invención.
Las figuras 2, 3 y 4 son ilustraciones de un
modo de realización alternativo del sistema elevador. La figura 2
ilustra el sistema elevador instalado; la figura 3 ilustra la sala
de máquinas como una unidad auto-contenida; y la
figura 4 ilustra la disposición de la sala de máquinas.
Las figuras 5 y 6 son ilustraciones de un
sistema elevador que cae fuera del alcance de la invención. La
figura 5 ilustra el sistema elevador instalado y la figura 6
ilustra la sala de máquinas que incluye el material de aislamiento
del sonido.
La figura 7 es una vista lateral en sección de
una polea de tracción y de una pluralidad de cables planos, cada
uno de las cuales tiene una pluralidad de hilos metálicos.
La figura 8 es una vista en sección de uno de
los cables planos.
En la figura 1 se ilustra un sistema elevador 12
que tiene una cabina 14 y un contrapeso 16, interconectados por una
pluralidad de cables 18, para el desplazamiento dentro del hueco 20
del elevador, y una máquina 22 enganchada con los cables 16. La
cabina 14 incluye una pareja de poleas desviadoras 24 que enganchan
con los cables 18, y el contrapeso 16 incluye también una polea
desviadora 26 enganchada con los cables 18. El hueco del elevador
tiene una dimensión de altura vertical "H", que es equivalente
a la distancia del recorrido de la cabina, incluyendo cualquier
distancia necesaria de seguridad y que rebase los límites.
La máquina 22 está dispuesta dentro de una sala
de máquinas compacta 32 situada por encima del hueco 20 del
elevador, e incluye un motor 28 y una polea 30 de tracción
enganchada con los cables 18. La sala de máquinas 32 incluye un
suelo 34, unas paredes laterales 36 y un panel superior 38. La sala
de máquinas 32 tiene una dimensión interna de la altura "d",
medida desde el suelo 34 hasta el panel superior 36, y una
superficie de su sección transversal horizontal que permite que la
sala de máquinas 32 quepa dentro de un espacio por encima del hueco
20 del elevador y por debajo de la línea 40 del tejado del edificio.
El panel 34 del suelo de la sala de máquinas 32 soporta la carga de
la máquina 22 mediante su acoplamiento con las paredes 42 del hueco
20 del elevador, y define además el techo 44 del hueco 20 del
elevador.
Una característica principal de la presente
invención es el aplanamiento de los cables utilizados en el sistema
elevador descrito anteriormente. El aumento de la relación de
aspecto da como resultado un cable que tiene una superficie de
enganche definida por la dimensión "w" de la anchura, que está
optimizada para distribuir la presión del cable. Por tanto, la
presión máxima del cable se hace mínima dentro del cable. Además,
aumentando la relación de aspecto con relación a un cable redondo,
que tiene una relación de aspecto igual a uno, el espesor "t1"
del cable plano (véase la figura 8) puede ser reducido al tiempo que
se mantiene una superficie de la sección transversal constante en
las partes del cable que soportan la carga de la tensión en el
cable.
Como está ilustrado en las figuras 7 y 8, cada
cable plano 722 incluye una pluralidad de hilos metálicos
individuales 726 de carga encerrados en una capa común de
revestimiento 728. La capa 728 de revestimiento separa los hilos
metálicos individuales 726 y define una superficie 730 de
acoplamiento para enganchar con la polea 724 de tracción. Los hilos
metálicos 726 que transportan la carga pueden estar formados a
partir de un material ligero no metálico, de alta resistencia, tal
como las fibras de aramida, o pueden estar formados a partir de un
material metálico, tal como finas fibras de acero rico en carbono.
Es deseable mantener el espesor "d" de los hilos metálicos 726
tan pequeño como sea posible, con el fin de hacer máxima la
flexibilidad y hacer mínimo el esfuerzo en los hilos metálicos 726.
Además, para hilos metálicos formados a partir de fibras de acero,
los diámetros de la fibra deben ser menores que 0,25 milímetros de
diámetro y, preferiblemente, en la gama de alrededor de 0,10
milímetros a 0,20 milímetros de diámetro. Las fibras de acero que
tienen tal diámetro mejoran la flexibilidad de los hilos metálicos
y del cable. Al incorporar hilos metálicos que tienen las
características de peso, resistencia, duración y, en particular,
flexibilidad de tales materiales, en los cables planos, puede
reducirse el diámetro "D" de la polea de tracción, al tiempo
que se mantiene la presión máxima del cable dentro límites
aceptables.
La superficie 730 de enganche está en contacto
con una superficie correspondiente 750 de la polea 724 de tracción.
La capa 728 de revestimiento está formada a partir de material de
poliuretano, preferiblemente de un uretano termoplástico, sobre el
cual se efectúa una extrusión para formar la pluralidad de hilos
metálicos 726, de tal manera que cada uno de los hilos metálicos
individuales 726 es refrenado en su movimiento longitudinal con
relación a los demás hilos metálicos 726. Además, la capa de
revestimiento es, preferiblemente, de acción retardante contra las
llamas para hacer mínimos los daños a la capa de revestimiento y a
los hilos metálicos en el caso de que se exponga el cable a las
llamas o a un calor perjudicial. También pueden utilizarse otros
materiales para la capa de revestimiento si son suficientes para
reunir las condiciones requeridas para la capa de revestimiento:
tracción, desgaste, transmisión de las cargas de tracción a los
hilos metálicos y resistencia a factores ambientales. Debe
entenderse que, aunque pueden utilizarse otros materiales para la
capa de revestimiento, si no reúnen o bien sobrepasan las
propiedades mecánicas de un uretano termoplástico, pueden reducirse
los beneficios resultantes del uso de cables planos. Con las
propiedades mecánicas del uretano termoplástico, el diámetro de la
polea 724 de tracción se puede reducir a 100 milímetros o menos.
Como resultado de la configuración del cable
plano 722, la presión del cable puede ser distribuida de manera más
uniforme por todo el cable 722. Debido a la incorporación de una
pluralidad de pequeños hilos metálicos 726 en la capa 728 de
revestimiento de elastómero del cable plano, la presión en cada hilo
metálico 726 disminuye significativamente con respecto a los cables
de la técnica anterior. La presión en el cable disminuye al menos
como n^{-1/2}, siendo n el número de hilos metálicos paralelos en
el cable plano, para una carga y sección transversal del hilo
dadas. Por tanto, la presión máxima de cable en el cable plano se
reduce significativamente en comparación con un elevador de cables
convencionales que tengan una capacidad de transporte de carga
similar. Además, el diámetro efectivo "d" del cable (medido en
la dirección de la curvatura) se reduce para una capacidad de
soporte de carga equivalente y pueden alcanzarse valores menores en
el diámetro "D" de la polea, sin reducción de la relación D/d.
Además, al hacer mínimo el diámetro D de la polea, se permite el uso
de motores menos costosos, más compactos y de alta velocidad, como
máquina de accionamiento. Por ejemplo, en un sistema elevador
estándar de 630 kg, 1 m/s, con una polea de tracción que tenga un
diámetro de 100 mm, puede utilizarse una máquina convencional de
forma cilíndrica que tenga un diámetro de aproximadamente 270
mm.
En la figura 7 se muestra también la polea 724
de tracción que tiene una superficie 750 de tracción, configurada
para recibir un cable plano 722. La superficie 750 de acoplamiento
tiene una forma complementaria para proporcionar la tracción y
guiar el enganche entre los cables planos 722 y la polea 724. La
polea 724 de tracción incluye una pareja de bordes 744 dispuestos
en lados opuestos de la polea 724 y uno o más separadores 745
dispuestos entre cables planos contiguos. La polea 724 de tracción
incluye también unas camisas 742 recibidas dentro de los espacios
entre los bordes 744 y los separadores 745. Las camisas 742 definen
la superficie 750 de acoplamiento, de forma tal que hay unos huecos
laterales 754 entre los lados de los cables planos 722 y las camisas
742. La pareja de bordes 744 y los separadores, junto con las
camisas, realizan la función de guiar los cables planos 722 para
impedir problemas de mal encuadramiento en el caso de unas
condiciones de flojedad en el cable, etc. Aunque se ha ilustrado
con camisas, debe observarse que puede utilizarse una polea de
tracción sin camisas.
El uso de tales cables planos y la compacidad
resultante de la máquina permite utilizar una sala de máquinas muy
compacta. Esta sala de máquinas puede ajustarse dentro de la
superficie de la sección transversal del hueco del elevador y tiene
una dimensión en altura, medida desde el suelo al panel superior,
que es sustancialmente igual, o solamente algo mayor, que la
dimensión en altura de la máquina. Para el sistema elevador de 630
kg, 1 m/s descrito anteriormente, la dimensión en altura de la sala
de máquinas puede ser de aproximadamente 275 mm. Esto permite al
hueco del elevador y a la sala de máquinas poder ser ubicados por
debajo del tejado del edificio, es decir, sin necesidad de tener
una sala de máquinas en el tejado o un hueco del elevador ampliado
que se extienda más allá de la línea del tejado.
Además del uso de cables planos, el espacio de
holgura necesaria en el hueco del elevador para la cabina, puede
hacerse mínimo eliminando o limitando la necesidad de los mecánicos
para trabajar desde el techo de la cabina. El acceso a la máquina
puede conseguirse teniendo un panel de acceso en una de las paredes
laterales o teniendo un panel de acceso en el panel superior de la
sala de máquinas. El panel de acceso puede ser una puerta
articulada, una puerta deslizante o cualquier otro tipo de abertura
conveniente. Como alternativa, puede colocarse un panel de acceso
en el suelo de la sala de máquinas de forma tal que, si se desea, un
mecánico puede tener acceso a la máquina desde la parte superior de
la cabina.
Aunque en la figura se ha presentado con una
sala de máquinas 32 situada contiguamente y por encima del hueco 20
del elevador, debe indicarse que la sala de máquinas puede ser
colocada también verticalmente, contigua pero por debajo del hueco
del elevador. En esta configuración, la compacidad de la máquina y
de la sala de máquinas puede permitir que el equipo de la fosa, es
decir, los amortiguadores de la cabina y los contrapesos, puedan
integrarse alrededor o dentro de la sala de máquinas, haciendo
mínimo así el espacio requerido para el sistema elevador.
En las figuras 2, 3 y 4 se presenta un modo
alternativo de realización de la presente invención. En este modo
de realización, el sistema elevador 50 tiene una sala de máquinas 52
que incluye una máquina 54 y otros equipos diversos, tales como una
unidad 56 de accionamiento eléctrico para la máquina 54, un
controlador electrónico 58 para el sistema elevador 50 y un
regulador 60. La sala de máquinas 52 es una unidad
auto-contenida tal que todos los equipos de la sala
de máquinas está encerrado dentro del contenedor 62, el cual puede
ser pre-montado y enviado al lugar del edificio.
Además del equipo anterior, puede integrarse un ventilador 64 de
refrigeración en la unidad 52 de la sala de máquinas para
refrigerar el equipo electrónico de la sala de máquinas 52. Como
resultado del tamaño compacto de la sala de máquinas 52, puede
utilizarse un solo ventilador para proporcionar la refrigeración de
todos los equipos de la sala de máquinas, en lugar de tener un
ventilador independiente para cada unidad electrónica, como es
convencional.
El contenedor incluye un suelo 66, unas paredes
laterales 68, un panel superior 70, y un corte o rebaje 72 en cada
lado. Los cortes 72 tiene un tamaño y están situados de forma que se
acoplan con una pareja de vigas 74 dispuestas dentro del hueco 76
del elevador. Las vigas 74, que pueden estar soportadas por las
paredes 78 del hueco del elevador, o por los raíles guía (no
ilustrados) de la cabina 80 del elevador y/o del contrapeso 82,
soportan la carga de la sala de máquinas 52 una vez que está
colocada por encima del hueco 76 del elevador.
Como unidad auto-contenida, la
sala de máquinas 52 y todos los equipos de la sala de máquinas,
pueden ser montados en una fábrica o en otro lugar remoto al lugar
del edificio. Así, cada pieza de equipo puede colocarse con
precisión antes de enviar la unidad 52 de la sala de máquinas y, una
vez en su sitio, la sala de máquinas 52 solamente necesita ser
colocada por encima del hueco 76 del elevador, y por tanto el tiempo
de instalación y el coste del sistema elevador 50 se reduce. La
máquina 54 puede ser utilizada después como un cabrestante para
elevar otros equipos del hueco del elevador, tales como los raíles
guía de la cabina 80 y el contrapeso 82, a su posición dentro del
hueco 76 del elevador durante la construcción. Esta característica
elimina la necesidad de un cabrestante independiente para construir
el sistema elevador. Las figuras 5 y 6 ilustran un sistema elevador
100 fuera del alcance de la invención, que coloca la unidad 102 de
la sala de máquinas sobre el tejado 104 del edificio. En esta
configuración, la sala de máquinas 102 está soportada por una pareja
de vigas 106 que están integradas en el tejado 104 del edificio, en
lugar de estar en el hueco del elevador como se ilustra en el modo
de realización de las figuras 2 - 4.
Esta configuración muestra el uso de material
108 aislante del sonido que puede ser añadido a la unidad 102 de la
sala de máquinas para reducir la emisión de ruidos. Debe indicarse
que tal material aislante de sonido puede ser aplicado también a
los modos de realización de la invención ilustrados en las figuras 1
- 4.
Aunque la invención ha sido ilustrada y descrita
con respecto a ejemplos de modos de realización de la misma, debe
entenderse por los expertos en la técnica que pueden hacerse
diversos cambios, omisiones y adiciones a la misma, sin apartarse
del alcance de la invención. Por ejemplo, la cabina y el contrapeso
pueden ser cableados directamente en lugar de utilizar el cableado
2:1 como está ilustrado. En esta configuración, las poleas
desviadoras de la cabina y el contrapeso pueden ser eliminadas.
Claims (13)
1. En combinación, un edificio que tiene un
tejado y un sistema elevador (12; 50) instalado en dicho edificio,
teniendo el sistema elevador una cabina (14; 80) y un contrapeso
(16; 82) interconectados por uno o más cables (18; 722) para un
recorrido dentro de un hueco (20;76) del elevador que tiene una
dimensión vertical en altura, estando dispuesto el hueco del
elevador dentro del edificio, los cables enganchados con una máquina
(28, 30; 54) de tracción dispuesta dentro de una sala de máquinas
(32; 52) y donde la sala de máquinas está dispuesta verticalmente
contigua al hueco del elevador e incluye una dimensión en altura tal
que la combinación del hueco del elevador y de la sala de máquinas
cabe por debajo de la línea (40) del tejado del edificio, y donde
cada uno o más cables (18; 722) tiene una anchura w, un espesor t
medido en la dirección de curvatura, y una relación de aspecto
definida como la relación de al anchura w con respecto al espesor t,
mayor que uno.
2. La combinación según la reivindicación 1, en
la que la sala de máquinas (32; 52) es una unidad
pre-montada.
3. La combinación según la reivindicación 2, en
la que la sala de máquinas (32; 52) incluye un superficie de su
sección transversal sustancialmente igual a la superficie de la
sección transversal del hueco (20; 76) del elevador.
4. La combinación según cualquier reivindicación
precedente, que incluye además un dispositivo eléctrico (56) de
accionamiento para controlar el funcionamiento de la máquina (28;
30; 54) de tracción y donde el dispositivo eléctrico de
accionamiento está dispuesto dentro de la sala de máquinas (32;
52).
5. La combinación según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que incluye además un controlador
(58) del elevador para controlar el funcionamiento del sistema
elevador, y donde el controlador del elevador está dispuesto dentro
de la sala de máquinas (32; 52; 102).
6. La combinación según cualquier reivindicación
precedente, en la que la máquina (28, 30; 54) de tracción incluye
una dimensión en altura, donde la sala de máquinas (32; 52) incluye
además una dimensión interna en altura, y donde la dimensión
interna en altura de la sala de máquinas es sustancialmente igual a
la dimensión en altura de la máquina de tracción.
7. La combinación según cualquier reivindicación
precedente, donde la sala de máquinas (32; 52) está dispuesta
verticalmente por encima del hueco (20; 76) del elevador.
8. La combinación según cualquier reivindicación
precedente, en la que la sala de máquinas (32; 52) incluye además
material (108) aislante de sonidos para hacer mínimo el ruido
emitido desde la sala de máquinas.
9. La combinación según cualquier reivindicación
precedente, en la que la sala de máquinas (32; 52) incluye también
un ventilador (64) para hacer circular aire a través de la sala de
máquinas.
10. La combinación según cualquier
reivindicación precedente, en la que la sala de máquinas (32; 52)
incluye un panel del suelo, y donde el panel del suelo define el
techo del hueco (20; 76) del elevador.
11. La combinación según cualquier
reivindicación precedente, en la que la sala de máquinas (32; 52)
incluye además un regulador (60).
12. La combinación según cualquier
reivindicación precedente, que incluye también una pareja de vigas
(74) y donde la sala de máquinas (32; 52) está soportada por las
vigas.
13. La combinación según la reivindicación 12,
en la que las vigas (74) están instaladas en el hueco (20; 76) del
elevador.
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