PL181290B1 - Lina z wlókien sztucznych PL PL - Google Patents

Abstract

1. Lina z wlókien sztucznych z prze- chodzaca przez cala dlugosc liny izolujaca elektrycznie czescia nosna z wlókien sztucz- nych i z co najmniej jedna przechodzaca przez cala dlugosc liny czescia przewodzaca elektrycznosc, znamienna tym, ze czesc przewodzaca elektrycznosc ma mniejsze wzgledne wydluzenie przy zerwaniu niz izo- lujaca elektrycznie czesc nosna z wlókien sztucznych (20). Fig. 3 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest lina z włókien sztucznych do stosowania w dźwigach.

W konstrukcji dźwigów wykorzystuje się do dziś liny stalowe, które połączone sąz kabinami albo środkami ładunkowymi i przeciwwagami. Takie ruchome liny stalowe nie są trwałe. Wskutek naprężeń tętniących i ścierania występują stopniowo pęknięcia drutów w strefach wyginania. Uszkodzenie następuje na skutek kombinacji różnych naprężeń w linach dźwigowych, małych naprężeń rozciągających ale wysokich nacisków przy dużej ilości cykli pracy. W technice dźwigowej mówi się o kontrolowanym zużyciu liny. Oznacza to, że na podstawie stopnia zewnętrznego zniszczenia liny można określić, jak długo możnajeszcze bezpiecznie użytkować daną linę. Na podstawie ilości pęknięć drutów, zwłaszcza pęknięć drutów zewnętrznych, można tylko warunkowo określić szczątkowe obciążenie niszczące liny. Ewentualnie wewnętrzne pęknięcia drutów pozostająniezauważone. W związku z tym ilość pęknięć drutów wskazującąna konieczność wymiany liny określa się poprzez określoną ilość pęknięć drutów na pewnym odcinku liny.

181 290

Tak więc kontroler liczy odpowiedniąilość pęknięć drutów. Po wykryciu stanu konieczności wymiany liny drucianej na podstawie ilości pęknięć drutów utrzymuje się jeszcze dostateczna wytrzymałość szczątkowa, która przewyższa występującą siłę naciągu liny.

Liny z włókien sztucznych nie można porównywać pod tym względem z liną stalową. Ze względu na sposób wykonania liny z włókien sztucznych do oceny jej stopnia zużycia nie można zastosować opisanej metody wykrywania stanu konieczności wymiany. Zewnętrzny płaszcz tego nowego elementu nośnego nie pozwala na wzrokowe wykrycie zerwanych włókien albo skrętek.

Z brytyjskiego opisu patentowego nr GB-PS 2 152 088 znana jest lina z włókien sztucznych, w której włożono w skrętki jedno lub kilka przewodzących elektryczność włókien wskaźnikowych, żeby kontrolować stan liny. Węglowe włókna wskaźnikowe otoczone włóknami sztucznymi i skrętka powinny mieć jednakowe właściwości mechaniczne, aby ich uszkodzenie nastąpiło w tym samym czasie. Przykładając napięcie do włókien wskaźnikowych można wykryć pęknięcie włókien. W ten sposób można kontrolować poszczególne skrętki liny z włókien sztucznych oraz wymienić linę po przekroczeniu pewnej liczby pękniętych skrętek.

W opisanym wynalazku wymiaruje się włókna wskaźnikowe tak, że urywają się one jednocześnie ze skrętkami nośnymi. W skrajnym przypadku trudno jest więc utrzymać resztkową wytrzymałość na zerwanie, ponieważ pęknięcie włókna wskaźnikowego oznacza uszkodzenie całej skrętki nośnej, a nie tylko poszczególnych włókien skrętki. Według tej metody okres między wykrytym uszkodzeniem liny i jej koniecznąwymianąjest bardzo mały. Nie można bowiem kontrolować postępującego zużycia. Urządzenie takie nie spełnia wymagań odnośnie bezpieczeństwa pracy dźwigów. Ponadto po dużej ilości przegięć liny nie można wykryć wzrokowo zmniejszenia średnicy liny z włókna sztucznego lub też zużycia płaszcza.

Celem wynalazku jest dostarczenie liny z włókien sztucznych, która umożliwiać będzie wykrywanie jej stanu zużycia.

Lina z włókien sztucznych z przechodzącą przez całą długość liny izolującą elektrycznie częścią nośną z włókien sztucznych i z co najmniej jedną przechodzącą przez całą długość liny częścią przewodzącą elektryczność, według wynalazku charakteryzuje się tym, że część przewodząca elektryczność ma mniejsze względne wydłużenie przy zerwaniu niż izolująca elektrycznie część nośna z włókien sztucznych.

Korzystnie, lina zawiera kilka warstw skrętek i część przewodzącą elektryczność, przy czym skrętki z włókien sztucznych i część przewodząca elektryczność mają co najmniej jedno włókno wskaźnikowe.

Korzystnie, izolujące elektrycznie nośne włókna sztuczne stanowią aramidowe włókna sztuczne, zaś przewodzące elektryczność włókna wskaźnikowe stanowią węglowe włókna wskaźnikowe.

Korzystnie, co najmniej w dwóch warstwach skrętek znajduje się każdorazowo co najmniej jedno przewodzące elektryczność włókno wskaźnikowe.

Korzystnie, co najmniej w dwóch warstwach skrętek znajduje się każdorazowo parzysta liczba przewodzących elektryczność włókien wskaźnikowych.

Korzystnie, włókna wskaźnikowe mają względne wydłużenie przy zerwaniu zmniejszające się ku rdzeniowi liny.

Korzystnie, przewodzące elektryczność włókna wskaźnikowe są wraz z izolującymi elektrycznie nośnymi włóknami sztucznymi z układu równoległego skręcone wjednąnośnąskrętkę.

Korzystnie, włókna wskaźnikowe przebiegają w środku w skrętkach.

Korzystnie, przewodzące elektryczność włókno wskaźnikowe przebiega spiralnie na powierzchni skrętki.

Korzystnie, poszczególnym warstwom skrętek przyporządkowane są różne barwy.

Korzystnie, najbardziej zewnętrzna warstwę skrętek otacza dwuwarstwowy płaszcz ochronny, przy czym wewnętrzna warstwa ma wewnętrzną barwę, a zewnętrzna warstwa ma zewnętrzną barwę.

181 290

Zaletę wynalazku w zasadzie stanowi to, że dzięki zróżnicowanym właściwościom części przewodzącej elektryczność i części nośnej z włókien sztucznych można dokładnie oceniać resztkową wytrzymałość na zerwanie liny z włókien sztucznych.

Dzięki temu, że każda z warstw skrętek liny z włókien sztucznych ma korzystnie więcej niż jedno włókno wskaźnikowe, można wyeliminować przypadek w ocenie stanu liny. Dzięki przydzieleniu węglowym włóknom wskaźnikowym splecionym z włóknami w skrętkę po j ednym kolorze na każdą warstwę, ułatwione jest podłączanie do źródła napięcia. Włókna wskaźnikowe w przynajmniej każdej warstwie skrętek umożliwiają wcześniejszą ocenę momentu wymiany liny. Połączony z włóknami wskaźnikowymi kontrolny układ sterujący kontroluje samoczynnie linę w określonym cyklu. W razie przekroczenia wartości granicznej następuje automatyczne przemieszczenie dźwigu w określone miejsce zatrzymania i wyłączenie.

Ponadto wyposażenie liny w dwuwarstwowy, różnokolorowy płaszcz ułatwia wzrokową kontrolę zużycia liny.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig 1 przedstawia schematycznie urządzenie dźwigowe, fig. 2 - linę z włóknami wskaźnikowymi, w przekroju poprzecznym, fig. 3 - linę z włóknami wskaźnikowymi i z ukazanymi warstwami, w widoku z boku, fig. 4 - skrętkę liny z włókien sztucznych z węglowym włóknem wskaźnikowym, fig. 5 - styki włókien wskaźnikowych na końcu liny, fig. 6 - schemat kontrolnego układu sterującego, a fig. 7 - linę z włókien sztucznych z wielobarwnym płaszczem w przekroju.

Figura 1 ukazuje schematycznie urządzenie dźwigowe. Kabinę 2 prowadzoną w szybie dźwigowym 1 napędza silnik 3 poprzez koło napędowe 4 i linę 5 z włókien sztucznych. Na końcu liny 5 zaczepionajest przeciwwaga 6 jako element równoważący. Lina 5 zamocowana jest na kabinie 2 i na przeciwwadze 6 za pomocą złączy linowych 7. Współczynnik tarcia między liną 5 i kołem napędowym 4 ma takąwielkość, że gdy przeciwwaga 6 osiądzie na zderzaku 8 nie jest możliwe dalsze podnoszenie kabiny 2.

Na fig. 2 i fig. 3 pokazano linę 5 z włókien sztucznych z włóknami wskaźnikowymi. Nawinięta w układzie krzyżowym lina 5 ma trzy warstwy. Płaszcz ochronny 12 otacza zewnętrzną warstwę 13 'skrętek. Między środkową warstwą 14 skrętek i zewnętrzną warstwą 13 umieszczony jest zmniejszający tarcie płaszcz podtrzymujący 15. Potem następuje wewnętrzna warstwa 16 skrętek i rdzeń liny 17. Skrętki 18 splecione są z pojedynczych włókien sztucznych w postaci włókien aramidowych. Celem ochrony włókien aramidowych impregnuje się każdą skrętkę 18 odpowiednim środkiem, np. roztworem poliuretanowym. Zasada wykrywania stanu konieczności wymiany polega na połączeniu dwóch typów włókien o różnych właściwościach w jedną skrętkę 18. Jedno włókno, aramidowe włókno sztuczne, ma dużąpodatność na przeginanie i duże wydłużenie względne. Drugie włókno, włókno węglowe 19, jest kruche, a więc ma mniejszą podatność na przeginanie i mniejsze wydłużenie przy zerwaniu niż włókna aramidowe. Wartości podatności na przeginanie i wydłużenia przy zerwaniu dla węglowych włókien wskaźnikowych 19 mogą wynosić 30% - 75% odpowiednich wartości dla aramidowych włókien sztucznych. Stosownie do występujących w linie 5 różnych naprężeń rozciągających umieszcza się w linie 5 węglowe włókna wskaźnikowe 19 o różnych wydłużeniach przy zerwaniu.

Z uwagi na sposób wykonywania liny długość skrętki zmniejsza się ku rdzeniowi 17 liny 5, tak że w trakcie eksploatacji wewnętrzne skrętki mająnajmniejsze wydłużenie. Odpowiednio do wydłużenia wykorzystuje się na włókna wskaźnikowe 19 włókna przewodzące o wydłużeniach przy zerwaniu zmniej szaj ących się ku rdzeniowi 17 liny. Za pomocą źródła napięcia można określić ilość zerwanych węglowych włókien wskaźnikowych 19.

F igura 4 przedstawia skrętkę 18 liny 5 z węglowym włóknem wskaźnikowym 19. Oba typy włókien, włókna sztuczne 20 w postaci włókien aramidowych i węglowe włókna wskaźnikowe 19, podczas wykonywania skrętki umieszcza się równolegle i skręca ze sobą. Przy tym węglowe włókna wskaźnikowe 19 można umieścić dokładnie w środku skrętki 18, albo mogą one przebiegać spiralnie po tworzącej. Węglowe włókna wskaźnikowe 19 powinny być umieszczone wewnątrz środka impregnującego, żeby uzyskać dostateczną ochronę przed naciskiem i tarciem. W przeciwnym razie trzeba liczyć się z przedwczesnym uszkodzeniem węglowych wskaźniko181 290 wych 19 i mylnym zakwalifikowaniem liny do wymiany. W trakcie bieżącej pracy w każdym przypadku, z powodu zbyt dużych wydłużeń lub zbyt dużej ilości przegięć, węglowe włókna wskaźnikowe 19 pękają lub zrywająsię wcześniej niż aramidowe włókna sztuczne 20 skrętki 18, która odznacza się nadzwyczaj dobrymi właściwościami dynamicznymi.

Na fig. 5 pokazano styki węglowych włókien wskaźnikowych 19 na końcu liny 5. Dla wykrywania stanu konieczności wymiany decydujące znaczenie ma dobra przewodność elektryczna węglowych włókien wskaźnikowych 19. Włókna wskaźnikowe 19 są umieszczone przynajmniej w dwóch skrętkach 18 w każdej warstwie 13, 14,16 lub w warstwie zewnętrznej 13 i wewnętrznej 16. W niektórych przypadkach wystarczy tylko jedno włókno wskaźnikowe 19 w poszczególnych warstwach 13, 14, 16 skrętek. W dźwigach zawieszonych z przełożeniem 1:1 dwa włókna wskaźnikowe 19 warstwy 13, 14,16 skrętek 6 łączy się na przeciwwadze łącznikami 22 ze sobą względnie szeregowo. W dźwigach zawieszonych z przełożeniem 2:1 można to zrealizować w maszynowni. Włókna wskaźnikowe 19 sąwydzielone z wiązki na końcu liny wyprowadzonym z jej mocującego złącza linowego 7 i połączone zawsze ze sobą parami. Na kabinie 2 wyprowadzone są również końce liny ze złącza linowego 7 i wydzielone są włókna wskaźnikowe 19 z wiązki liny. Przynależne węglowe włókna wskaźnikowe 19 wyszukuje się poprzez pomiar przejścia i łączy się z oznaczonymi przewodami elektrycznymi. Przewody te dochodzą do kabiny 2, do kontrolnego układu sterującego. Żeby ułatwić podłączenie do tego układu sterującego przyporządkowuje się różne kolory poszczególnym warstwom 13, 14, 16 skrętek. W kontrolnym układzie sterującym znajdują się wszystkie niezbędne elementy elektroniczne, które umożliwiają stałą kontrolę liny 5 z włókien sztucznych.

Na fig. 6 przedstawiony jest schemat kontrolnego układu sterującego. Źródło napięcia 25 zasila prądem stałym I_k włókna wskaźnikowe 19 biegnące do przeciwwagi 6. Węglowe włókno wskaźnikowe 19 przedstawia sobą oporność R. Filtr dolnoprzepustowy TP filtruje nadchodzące impulsy i doprowadza je do sygnalizatora wartości granicznych SW, który porównuje zmierzone napięcia. W razie przekroczenia określonych wartości granicznych, tzn. wskutek zerwania włókien wskaźnikowych 19, oporność staje się tak duża, że następuje przekroczenie dopuszczalnej wartości napięcia. Takie przekroczenie wartości granicznej zapamiętane jest w pamięci stałej M, Pamięć tę można skasować przyciskiem kasującym T albo przekazuje ona swoje informacje do układu logicznego L znajdującego się na kabinie 2. Stan układu logicznego L jest rozpoznawany samoczynnie przez układ sterowania dźwigiem. Każda para wskaźnikowa jest okablowana odpowiednio do wyżej przedstawionego układu i stale kontrolowana. Układ sterowania dźwigiem kontroluje stale układ logiczny i wyłącza dźwig, gdy układ logiczny przekazuje informacje o zerwaniu zbyt wielu włókien.

Żeby zagwarantowana była określona nośność resztkowa liny 5, może ulec uszkodzeniu tylko określony procent włókien wskaźnikowych 19. Ta wielkość procentowa, zależnie od zwymiarowania włókien wskaźnikowych 19, może mieścić się w granicach między 20% i 80% wszystkich włókien wskaźnikowych 19. Potem dźwig przemieszcza się samoczynnie w określone miejsce zatrzymania i wyłącza się. Sygnały o zakłóceniach w pracy mogą być przekazywane dalej poprzez wyświetlacz i pokazywane. Stan zużycia może być rozpoznawany przez modem z każdego dowolnego miejsca.

Taki układ wykrywania stanu dojrzałości do wymiany umożliwia też kontrolę skrętek 18 umieszczonych w warstwie środkowej lub wewnętrznej 14, 16 liny 5 bez potrzeby oceny wzrokowej lub sprawdzania indukcyjnego. Aby mogły być uwzględnione różne stany naprężeń mechanicznych w warstwach 13, 14, 16 skrętek liny 5, przyporządkowuje się poszczególnym warstwom 13,14,16 węglowe włókna wskaźnikowe 19 o odpowiednich wydlużeniachprzy zerwaniu. Zewnętrznym włóknom wskaźnikowym 19, które oprócz nacisków musząprzenosić największe obciążenia ścinające, można przyporządkować włókna wskaźnikowe 19 o nieco większym wydłużeniu przy zerwaniu. W ten sposób można zapewnić optymalnie sterowanąkontrolę zużycia liny.

Na fig. 7 pokazano linę z włókien sztucznych 5 w przekroju, z wielobarwnym płaszczem. Przy wzrokowej ocenie stanu zużycia liny 5, wskazującego na potrzebę jej wymiany, sprawdza

181 290 się powierzchnię płaszcza ochronnego liny. Wytarcie płaszcza ochronnego 12 liny powinno być widoczne na powierzchni. Wytarcie następuje na skutek poślizgu występującego podczas bieżącej pracy. Poślizg ten stanowi miarę ruchu względnego między liną 5 i kołem napędowym 4. Zdefiniowano go jako różnicę prędkości liny 5 i koła 4 w odniesieniu do prędkości liny. Jeżeli lina 5 wchodząc na koło napędowe 4 nie ma jego prędkości, to mówi się o poślizgu posuwistym. Jeżeli podczas biegu na kole napędowym 4 wiszące po obu stronach ciężary powodują różne naciągi liny, to w każdym przypadku będzie występować poślizg sprężysty, nawet gdyby zdolność napędowa była bardzo duża. Lina 5 przy różnych naciągach ma przed i za kołem napędowym 4 różne naprężenia. Dlatego powstają różne wydłużenia przed i za kołem napędowym 4. Podczas przechodzenia przez koło napędowe 4 ustala się nowy stan wydłużenia przez zsuwanie się liny 5. Przy małym stosunku sił działających na linę występuje wypadkowy ześlizg w strefie punktu zejścia, natomiast przy całkowicie wyczerpanej zdolności napędowej występuje zsuwanie się na całym łuku opasania.

Lina 5 ślizga się zawsze na kole napędowym 4 w kierunku większego naciągu, niezależnie od kierunku obrotu koła napędowego 4. Rząd wielkości poślizgu sprężystego rośnie stosownie do zdolności napędowej płaszcza ochronnego 12 liny i geometrii rowka koła napędowego 4. Płaszcz ochronny 12 liny powinien mieć powierzchnię odpowiadającąstrukturze skrętki. Powierzchnię płaszcza ochronnego 12 liny można określić jako powierzchnię falista, mającą wzniesienia i zagłębienia. Ze względu na kombinację materiału liny 5 i żeliwnego względnie stalowego koła napędowego 4 nie ulega ono żadnemu zużyciu ściernemu, tak że można w zasadzie mówić o określonej powierzchni bieżnej 30. Wszelkie płyny na kole napędowym 4 mogąbyć wypierane z określonej powierzchni bieżnej ze względu na falistą strukturę płaszcza ochronnego 12 liny. Największe naciski działające na otoczone płaszczem skrętki 18 wywierane są na dnie rowka 31 koła napędowego 4 na wzgórki 32 liny 5. W efekcie stwierdza się tam największe wytarcia. Powierzchnia jest wycierana przede wszystkim wskutek poślizgu sprężystego, ale też w pewnej mierze z powodu poślizgu posuwistego. Jak pokazują doświadczenia z linami stalowymi, największe zmiany można odnotować na odcinkach przyspieszeń. Żeby ustalić wielkość wytarcia, tzn. umożliwić kontrolującemu ustalenie, czy płaszcz zachowa dostateczną grubość do następnego badania, nadaj e się płaszczowi ochronnemu 12 poprzez wytłaczanie barwę wewnętrzną 3 3 i zewnętrzną34. Grubość wewnętrznego wytłoczenia liny, czyli druga wewnętrzna barwa 33, odpowiada takiej grubości, przy której zapewniony jest jeszcze dostatecznie długi przebieg. Płaszcz ochronny 12 liny chroni skrętki 18 i wytwarza niezbędne właściwości trakcyjne. Jeżeli kontroler podczas oględzin zauważa wytłoczoną drugą, wewnętrzną barwę 33 płaszcza ochronnego 12, to wiadomo, że lina 5 wymaga niebawem wymiany.

Celem zapewnienia optymalnej oceny stanu liny z włókien sztucznych należy stosować łącznie obie metody badań, czyli samokontrolę za pomocą włókien wskaźnikowych 19 i wzrokową kontrolę płaszcza o dwóch barwach.

181 290

181 290

Fig. 4

181 290

181 290

Fin. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz Cena 2,00 zł.

Claims (11)

Zastrzeżenia patentowe

1. Lina z włókien sztucznych z przechodzącą przez całą długość liny izolującą elektrycznie częścią nośną z włókien sztucznych i z co najmniej jedną przechodzącą przez całą długość liny częścią przewodzącą elektryczność, znamienna tym, że część przewodząca elektryczność ma mniejsze względne wydłużenie przy zerwaniu niż izolująca elektrycznie część nośna z włókien sztucznych (20).

2. Lina według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera kilka warstw (13,14,16) skrętek i część przewodzącą elektryczność, przy czym skrętki (18) z włókien sztucznych i część przewodząca elektryczność mają co najmniej jedno włókno wskaźnikowe (19).

3. Lina według zastrz. 2, znamienna tym, że izolujące elektrycznie nośne włókna sztuczne (20) stanowią aramidowe włókna sztuczne, zaś przewodzące elektryczność włókna wskaźnikowe (19) stanowią węglowe włókna wskaźnikowe.

4. Lina według zastrz. 2, znamienna tym, że co najmniej w dwóch warstwach (13,16) skrętek znajduje się każdorazowo co najmniej jedno przewodzące elektryczność włókno wskaźnikowe (19).

5. Lina według zastrz. 2, znamienna tym, że co najmniej w dwóch warstwach (13,16) skrętek znajduje się każdorazowo parzysta liczba przewodzących elektryczność włókien wskaźnikowych (19).

6. Lina według zastrz. 4 albo 5, znamienna tym, że włókna wskaźnikowe (19) mają względne wydłużenie przy zerwaniu zmniejszające się ku rdzeniowi (17) liny.

7. Lina według zastrz. 2, znamienna tym, że przewodzące elektryczność włókna wskaźnikowe (19) są wraz z izolującymi elektrycznie nośnymi włóknami sztucznymi (20) z układu równoległego skręcone w jedną nośną skrętkę (18).

8. Lina według zastrz. 7, znamienna tym, że włókna wskaźnikowe (19) przebiegają w środku w skrętkach (18).

9. Lina według zastrz. 7, znamienna tym, że przewodzące elektryczność włókno wskaźnikowe (19) przebiega spiralnie na powierzchni skrętki (18).

10. Lina według zastrz. 2 albo 4 albo 5, znamienna tym, że poszczególnym warstwom (13, 14,16) skrętek przyporządkowane są różne barwy.

11. Lina według zastrz. 4, znamienna tym, że najbardziej zewnętrzną warstwę (13) skrętek otacza dwuwarstwowy płaszcz ochronny (12), przy czym wewnętrzna warstwa ma wewnętrzną barwę (33), a zewnętrzna warstwa ma zewnętrzną barwę (34).