ES2290212T3 - Cable dinamico, y procedimiento e instalacion de fabricacion de dicho cable. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de fabricación de un cable dinámico (9) que comprende una pluralidad de cordones (2) trenzados alrededor de un alma (1), estando rellenos los espacios entre cordones y/o entre alma y cordones, al menos parcialmente, por un material polímero (3), procedimiento según el cual se forma un cable depositando alrededor de un alma arrastrada al paso una pluralidad de cordones enrollados en hélice, procedimiento caracterizado porque se deposita al paso un compuesto polimerizable (3) sobre el alma y/o los cordones en un lugar de recubrimiento alejado aguas arriba del punto de cableado en el sentido de paso del alma, comprendiendo el citado compuesto un prepolímero y un agente acelerador de polimerización, determinándose la composición del citado compuesto y el alejamiento del lugar de recubrimiento de manera que los cordones queden enrollados alrededor del alma cuando la polimerización en curso del compuesto depositado esté suficientemente avanzada para que el polímero formado esté en un estado viscoplástico apropiado para formar una capa de revestimiento pastosa, pero todavía suficientemente fluida para fluir en los intersticios entre alma y cordones, y entre cordones, y que la polimerización se acabe cuando el cable esté formado.

Description

Cable dinámico, y procedimiento e instalación de fabricación de dicho cable.

La presente invención se refiere a los cables de elevación o de tracción, denominados también cables dinámicos porque trabajan normalmente a tracción, pero sometidos también a flexiones bajo cargas susceptibles de variar de modo importante. Tales cables son, especialmente, cables para máquinas de elevación o de tracción, enrollados sobre el tambor de un torno elevador.

Los cables del tipo considerado aquí, están realizados clásicamente por, al menos, una capa de cordones de hilos de acero enrollados en hélice sobre un alma central. El enrollamiento se efectúa por medio de una cabeza de cableado que rodea el alma, estando animada la cabeza de un movimiento de rotación sobre ella misma y depositando los cordones al paso, en continuo, sobre el alma central.

Las características requeridas para los mencionados cables son, especialmente, una flexibilidad importante, una buena regularidad diametral que asegure un alargamiento permanente regular, y una buena resistencia a la abrasión. Para explicaciones complementarias sobre las características requeridas para tales cables y los requisitos a los cuales deben responder, podrá referirse, por ejemplo, a la solicitud de patente francesa registrada con el Nº 93 08648.

Un tipo de cable utilizado habitualmente con los fines antes citados es un cable mixto de ocho cordones de hilos de acero enrollados en hélice sobre un alma textil natural de fibras duras, tal como el sisal. Se conoce también un cable similar, pero cuya alma es mixta, es decir, constituida de cordones metálicos y de fibras textiles de relleno. Los cables dinámicos pueden ser también cables de cordones metálicos sobre un alma metálica, independiente o no. Se conocen, por ejemplo, cables de doce cordones exteriores bobinados sobre un alma independiente de tipo Warrington, o también cables de nueve cordones exteriores sobre un alma metálica independiente, a su vez de nueve cordones.

Los radios de curvatura relativamente pequeños a los cuales el cable se encuentra obligado en este tipo de aplicaciones provocan grandes flexiones del cable en su conjunto, pero, sobre todo, generan diferencias de trayectorias sensibles entre los diferentes cordones y también entre sus hilos constitutivos. Así pues, hay desplazamientos relativos repetidos de un cordón cualquiera con respecto a otro, lo que puede ya provocar desgastes y alargamientos locales simplemente por rozamiento. Además, la curvatura del cable, cuando éste, por otra parte, está en carga, es decir, sometido a tensiones de tracción, provoca grandes presiones transversales entre los hilos en contacto, lo que conduce a una pérdida de velocidad transversal del cable y provoca fácilmente desgastes por mordeduras. Estas mordeduras acaban por reducir localmente la sección de los hilos y, por tanto, son nefastas para la resistencia y la duración de la vida útil de servicio de los cables. Además, estas reducciones de sección pueden favorecer el alargamiento, lo que de modo particular hay que evitar en aplicaciones de tipo de cables de ascensores.

Es ya conocido utilizar cables que comprenden fibras naturales de tipo sisal, o sintéticas (polipropileno), cuya función es formar un colchón insertado entre las diferentes capas de cordones. Se pretende, así, evitar o, al menos, limitar, el rozamiento de los hilos o cordones uno contra otro, y los riesgos de mordeduras que se derivan de esto. Un punto común de estos insertos de materiales no metálicos es que estos no participan directamente en la absorción de tensión en el cable, es decir, que estos no contribuyen directamente a aumentar la resistencia a la tracción del cable.

Por el documento FR-2783585, se ha propuesto ya colocar entre el alma y los cordones exteriores una funda de poliamida especialmente con el fin de formar una capa que reparta las presiones ejercidas radialmente por los cordones sobre el alma que estos encierran. Pero el efecto de dicha funda es limitado en la interfaz entre alma y cordones, y su colocación plantea problemas durante la fabricación del cable.

Se conocen también cables que comprenden entre el alma y los cordones exteriores una capa de material plástico, especialmente polietileno. En una primera fase de fabricación, el polietileno es depositado sobre el alma por extrusión de manera que la recubre. El alma así recubierta es rebobinada y almacenada en espera de utilización. Después, durante el cableado, el alma es nuevamente desenrollada, y la funda plástica que rodea el alma es calentada para reblandecerla suficientemente y permitir a los cordones ser colocados en espiral alrededor del alma, de manera clásica, pero incrustándose en el material plástico reblandecido en el punto de cableado. Pero, un procedimiento de fabricación de este tipo necesita varias operaciones de desbobinado y rebobinado, así como un consumo de energía no despreciable necesario para reblandecer el material plástico durante el cableado.

Esta dependencia energética podría ser ahorrada gracias al procedimiento de plastificación de cables propuesto en el documento FR-2553442, y en el cual el alma previamente plastificada es ensamblada con cordones recubiertos a su vez de material plástico. El material plástico es inyectado sobre los cordones a nivel mismo del dispositivo de ensamblaje de hilos, de tal modo que el revestimiento y el ensamblaje de los cordones se hacen simultáneamente en el punto de cableado. Pero este procedimiento de fabricación de cables necesita siempre varias operaciones de desbobinado y rebobinado puesto que el alma debe ser plastificada previamente con el fin de asegurarse de la presencia de una capa protectora entre alma y cordones. Además, el material plástico inyectado se encuentra en un estado viscoso en el momento del revestimiento de los cordones, y se solidificará solamente después del ensamblaje. Ahora bien, durante la operación de ensamblaje, este material relativamente fluido puede fluir, dando lugar a desequilibrios en el espesor de la capa protectora que se sitúa entre los cordones. Además, los cordones pueden deslizar uno contra otro, adelgazando, incluso eliminando, la capa de material plástico que les separa.

La presente invención pretende la fabricación de un cable de material compuesto que comprenda en los espacios libres entre cordones un material plástico que asegure un relleno, al menos parcial, de estos espacios, estando el cable obtenido particularmente adaptado para una utilización como cable de tracción o de elevación, es decir, de manera general, en todas las aplicaciones en las que el cable es llevado en servicio a ser sucesivamente enrollado y desenrollado sobre un tambor o similar.

Ésta pretende, en particular, aumentar la duración de la vida útil de servicio de un cable de este tipo, especialmente reduciendo el fenómeno de desgaste por mordedura de los cordones entre sí. Pretende, también, permitir una fabricación económica sin modificaciones importantes de las instalaciones de cableado existentes. Igualmente, pretende permitir depositar en una sola operación una capa de material plástico destinada a colocarse entre alma y cordones y entre cordones.

Con estos objetivos a la vista, la invención tiene por objeto un procedimiento de fabricación de un cable dinámico que comprende una pluralidad de cordones trenzados alrededor de un alma, estando rellenos los espacios entre cordones y/o entre alma y cordones, al menos parcialmente, por un material polímero, procedimiento según el cual se forma un cable depositando alrededor de un alma arrastrada al paso una pluralidad de cordones enrollados en hélice, procedimiento caracterizado porque se deposita al paso un compuesto polimerizable sobre el alma y/o los cordones en un lugar de recubrimiento alejado aguas arriba del punto de cableado en el sentido de paso del alma, comprendiendo el citado compuesto depositado un prepolímero y un agente acelerador de polimerización, determinándose la composición del citado compuesto y el alejamiento del lugar de recubrimiento de manera que los cordones queden enrollados alrededor del alma cuando la polimerización en curso del compuesto depositado esté suficientemente avanzada para que el polímero formado esté en un estado viscoplástico, una capa de revestimiento pastosa, pero todavía suficientemente fluida para fluir en los intersticios entre alma y cordones, y entre cordones, y que la polimerización se acabe cuando el cable, una vez formado, esté enrollado sobre la bobina receptora.

Una ventaja importante de la invención, es que la integración del citado material polímero en la estructura del cable no necesita operaciones suplementarias, puesto que éste es colocado simultáneamente con la operación de cableado, lo que hace el procedimiento particularmente económico.

De acuerdo con un primer modo de realización, el compuesto polimerizable es depositado únicamente sobre el alma (por una cabeza de inyección que rodea el alma).

De acuerdo con una disposición alternativa, el compuesto polimerizable es depositado por recubrimiento conjuntamente sobre el alma y sobre los cordones, y el sobrante eventual en la superficie del cable después del cableado es retirado después de la cabeza de ensamblaje y antes de que el cable sea bobinado sobre la bobina receptora. Esta disposición permite rellenar eficazmente todos los intersticios entre el alma y los cordones.

Preferentemente, también, el material polímero es poliuretano, cuya puesta en práctica durante la fabricación del cable es particularmente propicia para una buena penetración entre los cordones, como se verá más adelante. Además, su coste es moderado y, por tanto, no grava el del cable obtenido.

El compuesto polimerizable se realiza, de hecho, justo antes del recubrimiento, por mezcla en proporciones predeterminadas de un prepolímero que contiene isocianatos y de un acelerador de polimerización.

Las propiedades de los componentes de la mezcla realizada para el recubrimiento y las condiciones de puesta en práctica deben asegurar que el compuesto depositado estará, en las condiciones de fabricación del cable, especialmente las condiciones de temperatura y de velocidad de paso, en un estado suficientemente pastoso justo después del recubrimiento para adherirse al alma y formar en ella hasta el punto de cableado una capa de revestimiento maleable, semisólida, análoga a la pasta que hay que modelar, por tanto, apta para moldear los cordones que se depositan en ella.

Su adherencia sobre los hilos y cordones constitutivos del cable permitirá rellenar, por fluencia, bajo el efecto de la presión resultante del enrollamiento de los cordones exteriores sobre el alma, los espacios no ocupados de los citados cordones o el alma, esto sin que el material polímero en curso de polimerización fluya al exterior del cable y se fije a los elementos de la máquina de cableado, tales como rodillos de guía u otros órganos llevados a estar en contacto con el cable formado.

A continuación, la polimerización debe acabarse después de que el cable esté formado, por ejemplo cuando éste esté ya enrollado sobre la bobina receptora de la máquina de cableado o, al menos, en un estado suficientemente estable geométricamente, de manera que el estado de polimerización denominado habitualmente fase de "endurecimiento frágil" intervenga solamente cuando los cordones exteriores no sean susceptibles de desplazarse uno respecto de otro y con respecto al alma en el cable en curso de fabricación.

Los componentes de la mezcla utilizada deben ser determinados, de hecho, de manera que la cinética de la reacción de polimerización presente:

-

una primera fase de polimerización que lleve la mezcla al estado pastoso indicado anteriormente, debiendo ser esta primera fase corta, o incluso muy corta, para asegurar el buen mantenimiento del polímero sobre el alma en cuanto éste sea depositado, y

-

una segunda fase de continuación de la polimerización, en la cual el polímero sigue estando pastoso el mayor tiempo posible antes de alcanzar la fase de endurecimiento frágil, esto, naturalmente, teniendo en cuenta la velocidad de paso del cable durante su fabricación, para poder terminar la operación de cableado y fijar la posición relativa de los cordones y del alma dejando que los cordones se incrusten en el material polímero sin riesgo de que se fisure el polímero formado.

El poliuretano se ha revelado como particularmente adecuado para responder a los requisitos y objetivos considerados anteriormente. Así, el poliuretano rellena prácticamente todos los espacios situados entre alma y cordones, por una parte, recubriendo lo más cerca posible la superficie del alma, e incluso, en su caso, insertándose entre los hilos o cordones constitutivos de la capa exterior del alma y, por otra, extendiéndose entre dos cordones exteriores adyacentes cualesquiera hasta el nivel en que los citados cordones estén lo más próximos uno a otro, es decir, a nivel de la línea a lo largo de la cual los citados cordones exteriores pueden ser llevados a estar en contacto, permanente u ocasional en el transcurso de la utilización.

En el cable terminado, cada cordón tiene, así, su emplazamiento determinado por el poliuretano que se ha polimerizado en su contacto formando una especie de canalón de acogida correspondiente precisamente a las dimensiones y formas exteriores del citado cordón. Debido a esto, se reducen considerablemente los riesgos de contactos y rozamientos no deseables entre cordones contiguos o entre cordones y alma.

Además, no solamente los cordones se encuentran mantenidos en su canalón respectivo, como se indicó anteriormente, sino que, debido a la inclinación de los hilos con respecto a la dirección longitudinal de los cordones, cada hilo se encuentra de manera similar mantenido, a nivel de la superficie exterior del cordón, en su propio minicanalón, ciertamente de dimensión más pequeña que para los cordones, pero, sobre todo, inclinado con respecto a la dirección longitudinal del canalón de los cordones. De esta inclinación relativa se obtiene que los cordones no pueden deslizar longitudinalmente dentro de sus canalones respectivos.

Así, globalmente, no solamente los cordones son mantenidos entre sí y con respecto al alma en el sentido ortogonal a la dirección longitudinal del cable, sino que son mantenidos, también, entre ellos, en la citada dirección longitudinal. Así pues, prácticamente no puede producirse deslizamiento relativo entre cordones en la dirección longitudinal, lo que evita los rozamientos y, por tanto, limita considerablemente el desgaste de los hilos constitutivos de los cordones. Además, el mantenimiento relativo de los cordones entre sí en la dirección longitudinal asegura una repartición de las cargas en servicio que puede ser más homogénea que cuando los cordones pueden deslizar uno respecto de otro.

En efecto, en los cables de acuerdo con la técnica anterior, los movimientos relativos de reptación de los cordones uno sobre otro, combinados con cargas desigualmente repartidas, pueden conducir a sobrelongitudes de algunos de los cordones, pudendo ir estas sobrelongitudes hasta generar un abultamiento localizado del cable, formando el cordón en sobrelongitud una especie de excrecencia en bucle, denominada también "jaula de pájaro" redhibitoria para la resistencia y la durabilidad del cable. Bloqueando los deslizamientos de los cordones con respecto a sus canalones moldeados en el poliuretano, la invención permite evitar estos problemas oponiéndose a cualquier deseo de desplazamiento relativo de los cordones.

Sin embargo, gracias a las capacidades de tenacidad y a la alta tasa de alargamiento elástico del poliuretano, se conserva la flexibilidad del cable necesaria para su funcionamiento dinámico de flexiones y enderezamientos sucesivos durante el enrollamiento sobre tambores o el paso sobre poleas, que le permiten seguir las deformaciones normales de flexión del cable en servicio, incluso combinadas con grandes tracciones, sin fisuras u otros deterioros. También, los microdeslizamientos inevitablemente subsistentes entre cordones o hilos contiguos durante las flexiones del cable son fácilmente absorbidos por la elasticidad del poliuretano, sin que se produzca estricción del poliuretano en las interfaces entre los citados cordones o hilos.

La invención tiene por objeto, también, una instalación de cableado que comprende medios para hacer pasar un alma de un cable, y una cabeza de cableado para depositar en hélice alrededor del alma una pluralidad de cordones, y que comprende medios de recubrimiento para depositar sobre el alma y/o los cordones un compuesto polimerizable, estando caracterizada la instalación porque los citados medios de recubrimiento están alejados aguas arriba de la cabeza de cableado con respecto al sentido de paso del alma, y que comprenden:

-

un depósito de prepolímero,

-

un depósito de acelerador de polimerización,

-

y una cabeza de inyección con cámara de mezcla conectada a los citados depósitos.

siendo mandados los citados medios de recubrimiento de manera que se deposita al paso sobre el alma y/o los cordones una capa pastosa del citado compuesto así obtenido por mezcla, y cuya polimerización haya comenzado ya.

De acuerdo con una disposición particular, los citados medios de recubrimiento comprenden una cabeza de inyección que rodea el alma y mandada de manera que deposita la citada capa pastosa alrededor del alma únicamente.

La invención tiene por objeto también un cable, obtenido de acuerdo con el procedimiento anteriormente indicado, que comprende una pluralidad de cordones trenzados alrededor de un alma, estando rellenados los espacios entre alma y cordones y entre hilos de un material polímero a base de poliuretano, caracterizado porque el citado material se extiende entre dos cordones exteriores adyacentes cualesquiera hasta el nivel en que los citados cordones están más próximos uno de otro.

Otras características y ventajas se pondrán de manifiesto con la descripción que se va a hacer, a título de ejemplo de realización, de un cable de acuerdo con la invención y de su instalación de fabricación, refiriéndose a la lámina única de los dibujos anejos, en la cual:

- la figura 1 es una sección de un cable de acuerdo con la invención;

- la figura 2 es una representación esquemática de la instalación de fabricación.

El cable 9 representado en corte en la figura 1, comprende un alma 1, que, por ejemplo, es un alma metálica formada por ensamblaje de cordones 5, aquí en número de siete (1+6), estando formado cada uno por diecisiete hilos 6 de acero trenzado puesto en dos capas sobre un núcleo central (1+8+8). La naturaleza y la constitución del alma, no son, sin embargo, en modo alguno, limitativas de la invención. El alma podría comprender, también, cordones de material compuesto.

El alma 1, cuyos límites están simbolizados por el círculo 10, está enrollada por una única capa de cordones 2 (aquí en número de ocho) formados cada uno por treinta y un hilos de acero 7 y organizados en tres capas (1+6+12+12). Los cordones 2 están enrollados en espiral sobre una especie de funda 3 de poliuretano que encierra el alma, teniendo los cordones incrustada aproximadamente la mitad en la citada funda. Se observará incidentalmente que no hay pegado ni adherencia particularmente buscada entre los cordones o sus hilos constitutivos y el poliuretano, resultando el mantenimiento en posición de los cordones con respecto a la citada funda, esencialmente, de la interacción geométrica entre las formas de superficie de los cordones y las formas correspondientes en canalón dentro de la masa del poliuretano, citadas anteriormente. Una ventaja aneja es que, debido a que tal adherencia no es buscada, no hay necesidad de operaciones previas de preparación, limpieza, desengrasado, etc. del alma o de los cordones.

Este cable es realizado en una instalación de cableado tal como la representada en la figura 2. Esta instalación comprende medios para hacer pasar el alma 1 y el cable formado en el sentido de la flecha F, comprendiendo estos medios bobinas directrices 11 de desbobinado de los cordones 5 constitutivos del alma 1 y una bobina receptora 12 de enrollamiento del cable formado 9.

Una cabeza de cableado 13, de tipo en sí conocido, asegura el enrollamiento en hélice sobre el alma 1 de los cordones 2 que provienen de las bobinas alimentadoras respectivas esquematizadas en 14.

En la trayectoria del alma, alejada aguas arriba de la cabeza de cableado 13, por ejemplo una veintena de centímetros, está dispuesta una cabeza de inyección 15 que deposita al paso sobre el alma un compuesto polimerizable 3. Este último, a base de poliuretano, es realizado en la cabeza de inyección 15, por mezcla de un prepolímero que contiene isocianatos, y de un acelerador de polimerización. Otros productos con las propiedades equivalentes pueden ser, también, adecuados.

A tal efecto, la cabeza de inyección está dotada de una cámara de mezcla conectada a dos depósitos: un depósito de prepolímero y un depósito de acelerador de polimerización. A la salida de los citados depósitos están previstos medios de regulación del caudal. En efecto, es necesario poder ajustar las proporciones de los diferentes componentes de la mezcla con el fin de obtener la consistencia buscada del polímero en curso de formación en el momento del ensamblaje del cable.

Así, con los componentes indicados anteriormente, se obtienen buenos resultados cuando la relación en masa de los compuestos introducidos en la cabeza de inyección es de 20 gramos de acelerador de polimerización por 100 gramos de prepolímero.

El poliuretano 3 es depositado sobre el alma en estado pastoso. En el caso en que el poliuretano depositado se encontrara en exceso, se le limpiará por cualquier medio adecuado después de la salida de la cabeza de cableado. Éste puede ser el caso cuando la composición del cable conduzca a que el espacio intercordones sea relativamente importante y se quiera rellenarlo; o cuando voluntariamente la cantidad de compuesto depositado sobre el alma esté determinada para poder fluir más allá de la citada línea de menor distancia entre cordones adyacentes, para asegurar y poder controlar que, entre los hilos de dos cordones adyacentes, esté presente, al menos, una península 4, como se ve, por ejemplo, en la figura 1.

La invención no está limitada al cable y al procedimiento que se han descrito anteriormente únicamente a título de ejemplos. En particular, podrá modificarse el número y la composición de los cordones, y la composición del alma.

Claims (8)

1. Procedimiento de fabricación de un cable dinámico (9) que comprende una pluralidad de cordones (2) trenzados alrededor de un alma (1), estando rellenos los espacios entre cordones y/o entre alma y cordones, al menos parcialmente, por un material polímero (3), procedimiento según el cual se forma un cable depositando alrededor de un alma arrastrada al paso una pluralidad de cordones enrollados en hélice, procedimiento caracterizado porque se deposita al paso un compuesto polimerizable (3) sobre el alma y/o los cordones en un lugar de recubrimiento alejado aguas arriba del punto de cableado en el sentido de paso del alma, comprendiendo el citado compuesto un prepolímero y un agente acelerador de polimerización, determinándose la composición del citado compuesto y el alejamiento del lugar de recubrimiento de manera que los cordones queden enrollados alrededor del alma cuando la polimerización en curso del compuesto depositado esté suficientemente avanzada para que el polímero formado esté en un estado viscoplástico apropiado para formar una capa de revestimiento pastosa, pero todavía suficientemente fluida para fluir en los intersticios entre alma y cordones, y entre cordones, y que la polimerización se acabe cuando el cable esté formado.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el compuesto polimerizable (3) es depositado únicamente sobre el alma (1).

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el compuesto polimerizable es depositado por recubrimiento conjuntamente sobre el alma (1) y sobre los cordones (2).

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el material polímero es a base de poliuretano.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el compuesto polimerizable (3) es realizado justo antes del recubrimiento, por mezcla en proporciones predeterminadas de un prepolímero que contiene isocianatos y de un acelerador de polimerización.

6. Instalación de cableado que comprende medios (11, 12) para hacer pasar un alma (1) de un cable, y una cabeza de cableado (13) para depositar en hélice alrededor del alma una pluralidad de cordones (2), y que comprende medios de recubrimiento para depositar sobre el alma y/o los cordones un compuesto polimerizable, caracterizado porque los citados medios de recubrimiento están alejados aguas arriba de la cabeza de cableado con respecto al sentido de paso del alma, y que comprenden:

- un depósito de prepolímero;

- un depósito de acelerador de polimerización,

- y una cabeza de inyección con cámara de mezcla conectada a los citados depósitos,

estando mandados los citados medios de recubrimiento de manera que depositan al paso sobre el alma y/o los cordones una capa pastosa del citado compuesto, así obtenido por mezcla, y cuya polimerización ha comenzado ya.

7. Instalación de cableado de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada porque los citados medios de recubrimiento comprenden una cabeza de inyección que rodea el alma y mandada de manera que deposita la citada capa pastosa sobre el alma.

8. Cable que comprende una pluralidad de cordones (2) cableados alrededor de un alma (1), estando rellenados los espacios entre alma y cordones de un material polímero a base de poliuretano (3), caracterizado porque el citado material se extiende entre dos cordones exteriores adyacentes hasta el nivel en que los citados cordones están más próximos uno a otro.