Dispositivo de seguridad para un ascensor.

Dispositivo de seguridad para un ascensor con al menos un carril de guía de ascensor instalado de forma fija en la caja de ascensor y con un elemento de freno que presenta al menos un cuerpo de fricción con al menos una superficie de fricción que puede ser presionada contra el carril de guía para frenar el ascensor,

presentando el cuerpo de fricción como material de fricción un material compuesto cerámico, reforzado con fibras, que incluye carburo de silicio y como componente de refuerzo fibras de carbono,

caracterizado porque

- el material compuesto incluye una matriz de carburo de silicio y carbono;

- las fibras de carbono (6; 7; 8) presentan una longitud mínima de 10 mm;

- el contenido volumétrico de fibras de carbono (6; 7; 8) en el cuerpo de fricción oscila entre el 30% y el 70%; y,

- en el material compuesto, las proporciones de las fases en porcentaje en masa son

a) SiC: del 40 al 45%

b) Si: del 2 al 6%

c) C y fibras de C: del 49 al 58%.

Dispositivo de seguridad para un ascensor.

La presente invención se refiere a un dispositivo de seguridad para un ascensor con al menos un carril de guía de ascensor instalado de forma fija en la caja de ascensor y con un elemento de freno que presenta al menos un cuerpo de fricción con al menos una superficie de fricción que puede ser presionada contra el carril de guía para frenar el ascensor, presentando el cuerpo de fricción como material de fricción un material compuesto cerámico, reforzado con fibras, que incluye carburo de silicio y, como componente de refuerzo, fibras de carbono, y a un procedimiento para producir un cuerpo de fricción de este tipo.

El documento US-A-5, 964, 320 da a conocer un dispositivo de seguridad del tipo arriba indicado, o una zapata de freno para un dispositivo de parada de emergencia de un ascensor.

Los ascensores para personas en edificios de viviendas, miradores, etc. han de disponer de un freno de emergencia o dispositivo de freno de emergencia independiente del freno de servicio. Dicho freno de emergencia está diseñado como dispositivo paracaídas que, en caso de emergencia, es decir, si la cabina sobrepasa una velocidad máxima predeterminada, frena la cabina presionando unos forros de fricción contra los carriles de guía de la caja de ascensor con una desaceleración tolerable para las personas que se encuentran en el ascensor o la cabina, manteniéndola con seguridad en la posición frenada y parada.

Los edificios modernos tienen cada vez más altura para poder aprovechar el terreno y el suelo disponible, sobre todo en las ciudades. Para poder llegar a los pisos en edificios tan altos en tiempos aceptables se aprovechan las velocidades máximas admisibles, que pueden llegar hasta 1500 metros por minutos. De ello se deduce que la energía cinética que ha de ser absorbida en caso de emergencia durante el frenado de la cabina también va aumentando correspondientemente al aumento de las velocidades, de modo que los frenos de emergencia diseñados como frenos lineales son sometidos a cargas extremas en sus forros de fricción en caso de emergencia. Los forros de fricción metálicos convencionales para dispositivos de freno de emergencia de ascensores no son adecuados para estas cargas extremas, con las que se pueden calentar hasta a 1000 º C. Estos forros de fricción convencionales, tal como se describen por ejemplo en el documento GB-A-2 274827, tienen una estructura de la superficie de deslizamiento que incluye una fase de grafito, una fase de esteadita, una fase de cementita y una fase de perlita. Para satisfacer los requisitos cada vez más estrictos, recientemente se han propuesto forros de freno cerámico para frenos de emergencia de ascensor, cuyo componente principal es nitruro de silicio. En el documento US-A-5, 503, 257 se da a conocer un dispositivo de seguridad para ascensores que incluye elementos de freno cerámicos; como material cerámico se indica aluminio, nitruro de silicio u óxido de circonio.

Estos forros de freno cerámicos, o las zapatas de freno correspondientes equipadas con los mismos, también presentan garantías limitadas de un funcionamiento seguro, ya que, cuando las zapatas de freno chocan bruscamente contra los carriles de guía metálicos, debido a la fragilidad inherente y la sensibilidad de estas cerámicas a los golpes se puede producir una rotura de los forros a causa de una sobrecarga mecánica o de un choque térmico.

Los elementos de freno cerámicos descritos de óxido de aluminio, nitruro de silicio u óxido de circonio tienen unas dimensiones menores que las de la placa de soporte y están ajustados en unión positiva o con adhesivo en los alojamientos de la placa de soporte. Debido a los diferentes comportamientos de dilatación entre los elementos de freno cerámicos y la placa de soporte metálica, hay que contar con la posibilidad de una deformación o un aflojamiento de los elementos de freno con las altas temperaturas alcanzadas en las superficies de fricción. Esto puede conducir eventualmente a un fallo de todo el dispositivo de freno a causa de cortes o roturas de los elementos de freno.

La utilización de elementos de freno con una mayor dimensión superficial (por ejemplo elementos de freno en forma de placa) no es posible debido a una tolerancia insuficiente a los daños con las cargas de flexión que se producen.

En el documento US-A-5, 964, 320 se propone un cuerpo de freno para dispositivos de freno de emergencia de ascensores, que presenta una superficie de freno y numerosos elementos de freno que están empotrados en la superficie de freno y sobresalen de la misma. Estos elementos de freno sobresaliente están hechos de un material compuesto que incluye un material básico cerámico, que consiste en el grupo formado por nitruro de silicio o boruro de titanio, Sialon y carburo de silicio y que contiene no menos de un 10% en peso de al menos un material cerámico seleccionado entre el grupo consistente en triquitas carburo de silicio y laminillas de carburo de silicio. Dado que estas zapatas de freno o sus forros de fricción incluyen proporciones mínimas de triquitas de SiC (fibras aciculares con longitudes de hasta unos μm) o laminillas de SiC (partículas en forma de plaquitas de medida micrométrica) , se logra un cierto refuerzo de las cerámicas y un pequeño aumento de la resistencia a la rotura. Además, estos elementos de freno pueden contener entre un 10 y un 55% en volumen de fibras largas de SiC, Si3N4, C o wolframio, que en ese caso éstas están dispuestas perpendicularmente con respecto a la superficie del forro. Sin embargo, sus efectos de refuerzo son muy limitados. Además, las partículas en forma de triquitas o laminillas desprendidas por el desgaste y la abrasión del freno, que debido a su pequeño tamaño se pueden desplazar por las vías respiratorias, pueden ser inhaladas por personas. Por este motivo, actualmente ya no se utilizan triquitas o laminillas debido a su toxicidad, y en la mayoría de los países han sido prohibidas por los legisladores.

Partiendo del estado de la técnica arriba descrito, la presente invención tiene por objetivo perfeccionar un dispositivo de seguridad para un ascensor del tipo descrito en la introducción de tal modo que satisfaga los requisitos impuestos a los dispositivos de emergencia para ascensores que alcanzan velocidades máximas admisibles de hasta 1500 metros por minuto (lo que corresponde a 25 m/s) , en los que, cuando se frenan las cabinas en caso de emergencia, se alcanzan temperaturas en el dispositivo de freno de emergencia de más de 1000 º C.

Este objetivo se resuelve mediante un dispositivo de seguridad del tipo indicado en la introducción mediante un material compuesto según la reivindicación 1. El material compuesto incluye una matriz de carburo de silicio y carbono, estando formado el componente de refuerzo por fibras de carbono que presentan una longitud mínima de 10 mm, y presentando el cuerpo de fricción un contenido volumétrico de fibras de carbono de entre el 30% y el 70%. Este dispositivo de seguridad se caracteriza principalmente por las fibras de carbono con una longitud de 10 mm o más que refuerzan el cuerpo de fricción. Por consiguiente, ya no se requieren componentes de refuerzo en forma de triquitas o laminillas, de modo que en caso de un frenado de emergencia no se produce ningún polvo nocivo para la salud como producto de abrasión. Las fibras de carbono que forman el componente de refuerzo están embutidas en una matriz de carburo de silicio y carbono. El contenido volumétrico de fibras de carbono de entre el 30% y el 70% en el cuerpo de fricción asegura una tenacidad frente a la rotura y una resistencia al choque térmico suficientemente altas, siendo preferible un contenido volumétrico de fibras de carbono en la zona de los valores bajos cuando se requieran unas tasas de desgaste extremadamente bajas y una alta conductividad térmica, mientras que en los casos en los que se imponen requisitos especialmente altos a la estabilidad mecánica del material compuesto se ha de ajustar un contenido volumétrico de fibras de carbono en la zona de los valores altos.

La proporción de fibras de carbono en el cuerpo de fricción se determina por las necesidades de resistencia mecánica y de resistencia al choque térmico, que son mayores cuanto mayor es el contenido de fibras. Para generar suficiente fricción y resistencia al desgaste se requiere un contenido mínimo de carburo de silicio. Los contenidos volumétricos de fibras de carbono en la zona de los valores bajos son preferentes cuando las velocidades de marcha son moderadas o cuando los forros de fricción se pueden dimensionar... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de seguridad para un ascensor con al menos un carril de guía de ascensor instalado de forma fija en la caja de ascensor y con un elemento de freno que presenta al menos un cuerpo de fricción con al menos una superficie de fricción que puede ser presionada contra el carril de guía para frenar el ascensor, presentando el cuerpo de fricción como material de fricción un material compuesto cerámico, reforzado con fibras, que incluye carburo de silicio y como componente de refuerzo fibras de carbono, caracterizado porque

- el material compuesto incluye una matriz de carburo de silicio y carbono;

- las fibras de carbono (6; 7; 8) presentan una longitud mínima de 10 mm;

- el contenido volumétrico de fibras de carbono (6; 7; 8) en el cuerpo de fricción oscila entre el 30% y el 70%; y,

- en el material compuesto, las proporciones de las fases en porcentaje en masa son

a) SiC: del 40 al 45%

b) Si: del 2 al 6%

c) C y fibras de C: del 49 al 58%.

2. Dispositivo de seguridad según la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras de carbono están dispuestas en forma de tejidos y/o mallas superpuestos en capas, estando orientadas las fibras de carbono (6; 7; 8) , al menos en la zona de la superficie de fricción (4) , de tal modo que se extienden paralelas a ésta.

3. Dispositivo de seguridad según la reivindicación 1, caracterizado porque el contenido de SiC de la matriz es mayor en la zona del cuerpo de fricción (1) cercana a la superficie de fricción que en la zona alejada de la superficie de fricción.

4. Dispositivo de seguridad según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo de fricción (1) está dividido en un núcleo y al menos una parte de fricción que incluye la superficie de fricción.

5. Dispositivo de seguridad según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo de fricción (1) está formado por capas individuales y estas capas individuales están unidas entre sí mediante silicificación por reacción, estando previstas al menos tres capas.

6. Dispositivo de seguridad según la reivindicación 3, caracterizado porque el contenido de SiC de la matriz va aumentando desde el núcleo del cuerpo de fricción (1) hacia la superficie de fricción (4) .

7. Dispositivo de seguridad según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo de fricción (1) presenta escotaduras (9) , en particular en forma de ranuras, el la zona de la superficie de fricción.

8. Dispositivo de seguridad según la reivindicación 7, caracterizado porque las escotaduras se extienden transversalmente con respecto a la dirección de fricción o en un ángulo de 30º a 60º , preferentemente en un ángulo de 45º , con respecto a la dirección de fricción (10) .

9. Dispositivo de seguridad según la reivindicación 1, caracterizado porque sobre la superficie de fricción (4) está aplicada una capa que contiene Si y SiC, presentando esta capa preferentemente un espesor de 0, 01 a 0, 2 mm.

10. Dispositivo de seguridad según la reivindicación 1, caracterizado porque el material compuesto presenta un contenido volumétrico de fibras de al menos el 50% y/o una porosidad abierta : 10%.

11. Dispositivo de seguridad según la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras de carbono están formadas por haces de al menos 1000 filamentos individuales, presentando los filamentos individuales un diámetro de 5 a 15 μm.

12. Procedimiento para producir un cuerpo de fricción (1) para un freno de ascensor que puede ser presionado contra el carril de guía de un ascensor, presentando el cuerpo de fricción (1) como material de fricción un material compuesto cerámico reforzado con fibras que incluye carburo de silicio y como componente de refuerzo fibras de carbono, caracterizado porque el material compuesto incluye una matriz de carburo de silicio y carbono formada por silicificación en líquido de un cuerpo de carbono-carbono generado mediante pirólisis de un cuerpo de base reforzado con fibras de carbono y aglutinado con resina fenólica, oscilando el contenido volumétrico de fibras de carbono (6; 7; 8) en el cuerpo de fricción entre el 30% y el 70% y siendo las proporciones de las fases en el material compuesto en porcentaje en masa a) SiC: del 40 al 45% b) Si: del 2 al 6% c) C y fibras de C: del 49 al 58%.