电梯张力构件的制作方法
【专利摘要】公开了电梯张力构件。所公开的张力构件沿纵向轴线纵向延伸并且包括形成平行于纵向轴线延伸的一根或多根主股线或绳的多根纤维和形成平行于纵向轴线且穿过少于带索的全长延伸的一根或多根副股线或绳的多根纤维、以及保持主股线或绳和副股线或绳的护套。副股线或绳具有大于护套的拉伸模量且小于主股线或绳的拉伸模量的拉伸模量。还公开了制造张力构件的方法。
【专利说明】电梯张力构件
【技术领域】
[0001]本公开涉及张力构件，诸如在电梯系统中用于悬挂和/或驱动电梯轿厢和/或配重的那些。
【背景技术】
[0002]牵引电梯被广泛地使用。通常，牵引电梯系统可包括轿厢、配重、将轿厢和配重互连的一个或多个张力构件、用于移动张力构件的牵引绳轮、以及用于旋转牵引绳轮的马达驱动机器。绳轮由铸铁形成。
[0003]在一些电梯中，张力构件是由钢绞线形成的绳索(rope)。在其它电梯中，张力构件是绞线保持在聚合物护套中的带索(belt)。在任何情况下，在绳轮和张力构件之间的推进负载的传递需要剪切力沿着在绳轮和张力构件之间的接触长度的联接。就作为张力构件的带索而言，如果剪切力超出沿接触长度的总拔拉强度，则护套可断裂、变形或甚至与带索分离。
[0004]通常，常规的电梯张力构件可包括具有特定数量、尺寸和几何形状以用于强度、制造成本和/或耐久性目的的多根钢线。用来保持钢线的聚合物护套通常由聚氨酯或其它合适的聚合物材料制成。然而，由于钢的抗拉强度显著高于聚氨酯的抗拉强度，故聚合物护套可能在上述剪切力下易于过早磨损，尤其是沿着在钢线和铁绳轮之间的接触长度。
[0005]解决该问题的一种方式是用副张力构件增强护套。例如，已知一种电梯带索包括封装在聚氨酯护套中的多根平面钢绳，该护套用贯穿整个护套分布的多根聚合物绳增强。此外，每根聚合物绳延伸穿过带索的整个长度。虽然对于为电梯带索提供增强有效，但聚合物绳可增加抗弯刚度并可造成局部应力集中，其中任一种情况都可负面地影响电梯带索的性能或使用寿命。此外，贯穿整个护套分布的聚合物绳可增加电梯带索的制造成本和制造时间。
[0006]诸如在汽车中的同步齿形带或蛇形带的一些动力传输带索包括封装在聚合物护套中的交错编织的增强纤维。这样的设计是劳动密集型的并且消耗更多材料，但由于在动力传输带中缺少强度更大的主张力构件(例如，钢线)而对于带索的强度是必要的。
【发明内容】
[0007]在本申请中，公开了用于电梯系统的张力构件。张力构件沿纵向轴线纵向延伸并且包括形成平行于纵向轴线延伸的一根或多根主股线(strand)或绳的多根纤维和形成沿纵向轴线延伸且穿过少于带索的全长的一根或多根副股线或绳的多根纤维。副股线或绳具有大于护套的拉伸模量且小于主股线或绳的拉伸模量的拉伸模量。张力构件还包括至少大致保持主股线或绳和副股线或绳的护套。
[0008]备选地在本发明的这方面或其它方面中，副股线或绳的拉伸模量是护套的拉伸模量的至少十倍。
[0009]备选地在本发明的这方面或其它方面中，主股线或绳的拉伸模量是副股线或绳的拉伸模量的约10-100倍。
[0010]备选地在本发明的这方面或其它方面中，护套由聚氨酯制成并且主股线或绳由钢制成。
[0011]备选地在本发明的这方面或其它方面中，副股线或绳由诸如对位芳纶的芳纶(aramid)制成。
[0012]备选地在本发明的这方面或其它方面中，每个主股线或绳定位在主拉伸区内并且每个副拉伸股线或绳定位在主拉伸区的外部。
[0013]备选地在本发明的这方面或其它方面中，主拉伸区由与张力构件的纵向轴线平行且等距的两个假想平面限定。
[0014]备选地在本发明的这方面或其它方面中，所有主股线或绳为共平面的。
[0015]备选地在本发明的这方面或其它方面中，副股线或绳位于主拉伸区的一侧上。
[0016]备选地在本发明的这方面或其它方面中，副股线或绳位于主拉伸区的两侧上。
[0017]备选地在本发明的这方面或其它方面中，张力构件与电梯系统的牵引绳轮摩擦接触。电梯系统还可包括用于旋转牵引绳轮的驱动机器。
[0018]备选地在本发明的这方面或其它方面中，副股线或绳中的每一个长于在电梯系统的张力构件和牵引绳轮之间的接触长度。
[0019]备选地在本发明的这方面或其它方面中，电梯系统包括用于旋转牵引绳轮的驱动机器。
[0020]备选地在本发明的这方面或其它方面中，张力构件在电梯轿厢和配重之间延伸。
[0021]还公开了一种形成沿纵向轴线延伸的电梯张力构件的方法。在一般的实施例中，该方法包括以下步骤:沿纵向轴线布置多根主股线或绳；沿纵向轴线布置多根副股线或绳；以及将主股线或绳和副股线或绳至少大致保持在护套中。副股线或绳短于主股线或绳并且延伸少于带索的全长，并且副股线或绳具有大于护套的拉伸模量且小于主股线或绳的拉伸模量的拉伸模量。
[0022]备选地在本发明的这方面或其它方面中，副股线或绳在主股线或绳之前保持在护套中。
[0023]备选地在本发明的这方面或其它方面中，主股线或绳在副股线或绳之前保持在护套中。
[0024]备选地在本发明的这方面或其它方面中，在护套的第一和第二部分熔融在一起形成张力构件之前，主股线或绳保持在护套的第一部分中并且副股线或绳保持在护套的第二部分中。
[0025]最后，公开了一种电梯系统，其包括牵引绳轮和沿一距离接合所述牵引绳轮的张力构件。张力构件沿纵向轴线纵向延伸并且包括形成平行于纵向轴线延伸的一根或多根主股线或绳的多根纤维、形成平行于纵向轴线延伸的一根或多根副股线或绳的多根纤维、以及至少大致保持主股线或绳和副股线或绳的护套。副股线或绳具有大于护套的拉伸模量且小于主股线或绳的拉伸模量的拉伸模量。主股线或绳具有显著大于所述距离的长度，并且所述副股线或绳具有约等于所述距离的长度。
[0026]下面将更详细地描述所公开的电梯张力构件及其制造方法的其它优点和特征。在这里和别处还应指出，本文中所公开的装置或方法可由本领域的普通技术人员在不过度实验的情况下适当地修改以便在广泛的应用中使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]为了更全面地了解所公开的装置和方法，应参考在附图中更详细示出的实施例，在附图中:
图1-3是可使用根据本发明的一方面的张力构件的各种示例性电梯系统的侧视图；
图4是图1-3中的张力构件的局部侧剖视图，特别地示出主股线或绳和副股线或绳； 图5是图1-3中的张力构件的局部侧视图，特别地示出副股线或绳的不连续；
图6是图1-4中的张力构件的第一实施例的剖视图，特别地示出副股线或绳的位置和分布；
图7是图1-4中的张力构件的第二实施例的剖视图，特别地示出副股线或绳的位置和分布；
图8是图1-4中的张力构件的第三实施例的剖视图，特别地示出副股线或绳的位置和分布；以及
图9是根据本公开的另一方面制造图4-8中的张力构件的方法的框图。
[0028]应当理解，附图未必按比例绘制，并且所公开的实施例有时图解地且在局部视图中示出。在某些情况下，对于理解所公开的装置或方法非必要且使其它细节难以理解的细节可能被省略。当然，应当理解，本公开不限于本文中所示的特定实施例。
【具体实施方式】
[0029]图1-3示出牵引电梯系统10的各种示例性布置。本文未讨论对于理解本发明不需要的电梯系统10的特征(例如，导轨、安全装置等)。电梯系统10可包括利用诸如包覆的绳索或带索的一个或多个张力构件16可操作地悬挂或支撑在井道18中的轿厢11。张力构件16也可在操作期间悬挂或支撑配重12，配重12有助于平衡电梯系统10并在牵引绳轮15的两侧上维持张力构件16上的张力。电梯系统10还可包括牵引驱动器13，其包括与牵引绳轮15可操作地连接的机器14。张力构件16与绳轮15 (和可能地一个或多个附加转向器、偏转器或空转绳轮19)接合使得绳轮15的旋转驱动、移动或推进张力构件16 (通过牵引)，从而升高或降低轿厢11和/或配重12。为此目的，绳轮15包括接合张力构件16的牵引表面17的牵引表面21 (如在图5中最清楚地示出的)。机器14可包括电动马达并可以是无齿轮的或具有带齿轮的变速器。
[0030]图1提供了 1:1的绕绳布置，其中一个或多个张力构件16终止于轿厢11和配重12处。图2-3显示，轿厢11和/或配重12可具有接合一个或多个张力构件16的一个或多个附加的绳轮19，并且一个或多个张力构件16可终止于任何位置，通常在井道18内的结构处(诸如，对于无机房电梯系统来说)或在机房内(对于使用机房的电梯系统来说)。在布置中使用的附加绳轮19的数量决定了具体的绕绳比(例如，图2-3中所示2:1的比率或不同的比率)。此外，图3提供了所谓的背包或悬臂式电梯系统。如此时应理解地，多种电梯系统可利用本发明。
[0031]转到图4，张力构件16可包括至少大致保持在护套24中的一根或多根股线或绳(23，26)。张力构件可具有包覆绳索或带索的形式。“包覆绳索”是指具有约I的纵横比(定义为宽度/厚度)的张力构件，例如在护套24中具有一根绳23的张力构件。“包覆带索”是指具有大于I的纵横比的张力构件，例如在护套24中具有两根或更多根绳23的张力构件。
[0032]短语“大致保持”表示护套24具有与股线或绳(23，26)的充分接合，使得在电梯系统10中使用期间可能遇到的载荷被施加在张力构件16上期间，股线或绳(23，26)不会拉出、脱离和/或切穿护套24。换言之，股线或绳(23，26)在电梯系统10中使用期间相对于护套24保持在其初始位置。护套24可完全封装/包封股线或绳(23，26)(例如在图4中所示)、大致封装/包封股线或绳(23，26)、或至少部分地封装/包封股线或绳(23，26)。
[0033]仍然参看图4，张力构件16可包括保持在护套24中的一根或多根承重的主股线或绳23。如在图4中可见，张力构件16可具有大于I的纵横比(即，张力构件宽度大于张力构件厚度)。主股线或绳23可穿过张力构件的整个长度且沿张力构件16的纵向轴线22延伸。主股线或绳23中的每一个可包括绞合、编织或以其它方式束集在一起的多根承重纤维25。在一个实施例中，承重纤维25中的至少一些由诸如碳钢的金属形成，该金属具有使钢能被拉延的性质。典型的钢可具有导致在约1800和约3300MPa之间的拉延后强度的中等碳含量。钢可以是冷拉的和/或镀锌的以获得此类工艺的公认强度性质和耐腐蚀性。张力构件16的主股线或绳23可全部相同、或者在带索16中使用的主股线或绳23中的一些或全部可不同于其它股线或绳23。例如，股线或绳23中的一个或多个可具有与其它股线或绳23不同的构造或尺寸。
[0034]护套24可由任何合适的材料形成，包括单种材料、多种材料、使用相同或相异材料的两个或更多个层、和/或薄膜。在一种布置中，护套24可以是聚合物，例如，使用例如挤出(extrusion)或模具轮工艺施加到主股线或绳23的如热塑性聚氨酯材料的弹性体。其它材料也可用来制造护套24，前提条件是这样的材料的强度和耐久性足以满足张力构件的所需功能，包括牵引、耐用性、将牵引负载传递到一根或多根主股线或绳23以及对环境因素的抵抗力。护套24也可包含阻燃组合物。此外，副绳或纤维和护套的复合拉伸性质预计比无支撑的护套的性质有所增强。这样，具有不足以满足所有带索性质但具有诸如阻尼或阻燃性的其它期望性质的护套材料可被制造以提供用于在电梯带索中使用的足够的性质。
[0035]根据本公开的一方面，张力构件16包括保持在护套24中的多根副股线或绳26。如在图4中所示，副股线或绳26也沿张力构件16的纵向轴线22延伸。不希望受任何特定理论的约束，可构想张力构件16的复合拉伸强度、复合拉伸模量和/或使用寿命可由具有特定特性和/或定位在特定位置的副股线或绳26提高，如下文更详细公开的。此外，在本公开中使用的副股线或绳26可为张力构件16提供增强，同时避免与已知的增强结构相关联的高成本、复杂构造、抗弯刚度和/或局部应力集中。利用副股线或绳26，护套24可在其中大致保持主股线或绳23。结果，护套24具有与主股线或绳23的充分接合，使得对于在电梯系统10中以潜在地额外的安全系数使用期间可遇到的载荷施加在带索16上期间，主股线或绳23不会拉出、脱离和/或切穿护套24。换言之，主股线或绳23在电梯系统10使用期间相对于护套24保持在其初始位置。
[0036]在本公开的一些实施例中，张力构件16的一个特征是副股线或绳26可具有大于护套24的拉伸模量且小于主股线或绳23的拉伸模量的拉伸模量。在一个非限制性实施例中，副股线或绳26的拉伸模量是护套24的拉伸模量的至少约10倍或甚至至少约100倍。在另一个非限制性实施例中，主股线或绳23的拉伸模量是副股线或绳26的拉伸模量的约
1.5至约3倍。
[0037]作为非限制性示例，副股线或绳26可由诸如芳纶的芳族聚酰胺材料制成。芳纶通常通过在胺基和羧酸卤化物基团之间的反应制备。简单的AB均聚物可通过以下反应形成:
nNH2-Ar-C0Cl — - (NH-Ar-CO)n- + nHCl
最熟知的商用芳纟仑为 Kevlar?、Twaron?、Nomex?、New Star?、Tei jinconex? 和X-fiper?,它们均为AABB型聚合物。在这些芳纟仑中，Nomex?、Tei jinconex?、New Star?和X-Fiper?主要包含间位键并且为聚间苯二甲酰间苯二胺(MPIA)。另一方面，Kevlar?和Twaron 均为聚对二甲酸对苯二胺(p-phenylene terephtalamides, PPTA), AABB 型对位聚酰胺(para-poIyaramide)的最简单形式。PPTA是对亚苯基二胺(PPD)和对苯二甲酰氯(terephtaloyl dichloride, TDC或TCI)的产物。在本申请的一个实施例中，畐1J绳由Kevlar?形成。下表1中列出钢(主绳的示例性材料)、Kevlar?(副绳的示例性材料)和热塑性聚氨酯(护套的示例性材料)的拉伸模量。
[0038]表1:张力构件中所用材料的拉伸模量
【权利要求】
1.一种用于电梯系统的张力构件(16)，所述张力构件(16)沿纵向轴线(22)纵向延伸且包括: 多根纤维，其形成平行于所述纵向轴线(22)延伸的一根或多根主股线或绳(23)； 多根纤维，其形成沿所述纵向轴线(22)延伸且穿过少于所述张力构件的全长的一根或多根副股线或绳(26);以及 护套(24)，其至少大致保持所述主股线或绳(23)和所述副股线或绳(26)，所述副股线或绳(26)具有大于所述护套(24)的拉伸模量且小于所述主股线或绳(23)的拉伸模量的拉伸模量。
2.根据权利要求1所述的张力构件，其特征在于，所述副股线或绳(26)的拉伸模量是所述护套(24)的拉伸模量的至少约十倍。
3.根据权利要求2所述的张力构件，其特征在于，所述主股线或绳(23)的拉伸模量是所述副股线或绳(26)的拉伸模量的约10-100倍。
4.根据权利要求2所述的张力构件，其特征在于，所述护套(24)由聚氨酯制成，并且其中，所述主股线或绳(23)由钢制成。
5.根据权利要求2所述的张力构件，其特征在于， 所述副股线或绳(26)由芳纶制成。
6.根据权利要求5所述的张力构件，其特征在于，所述芳纶为对位芳纶。
7.根据权利要求1所述的张力构件，其特征在于，每个主股线或绳(23)定位在主拉伸区(29)内并且每个副拉伸股线或绳(26)定位在所述主拉伸区(29)的外部。
8.根据权利要求7所述的张力构件，其特征在于，所述主拉伸区(29)由平行于且等距于所述张力构件(16)的中心轴线(22)的两个假想平面(27，28)限定。
9.根据权利要求8所述的张力构件，其特征在于，所有所述主股线或绳(23)均为共平面的。
10.根据权利要求8所述的张力构件，其特征在于，所述副股线或绳(26)位于所述主拉伸区(29)的一侧上。
11.根据权利要求8所述的张力构件，其特征在于，所述副股线或绳(26)位于所述主拉伸区(29)的两侧上。
12.一种包括与根据权利要求1所述的张力构件摩擦接触的牵引绳轮(15)的电梯系统(10)。
13.根据权利要求12所述的电梯系统，其特征在于，所述副股线或绳(26)中的每一个长于在所述张力构件(16)和牵引绳轮(15)之间的接触长度。
14.根据权利要求12所述的电梯系统，其特征在于，还包括使所述牵引绳轮(15)旋转的驱动机器(14)。
15.根据权利要求14所述的电梯系统，其特征在于，所述张力构件(16)在电梯轿厢(11)和配重(12)之间延伸。
16.—种形成沿纵向轴线延伸的电梯张力构件的方法，所述方法(100)包括: 沿所述纵向轴线(101)布置多根主股线或绳； 沿所述纵向轴线(102)布置多根副股线或绳；以及 将所述主股线或绳和所述副股线或绳至少大致保持在护套(103)中，所述副股线或绳短于所述主股线或绳并且延伸少于所述带索的全长，并且，所述副股线或绳具有大于所述护套的拉伸模量且小于所述主股线或绳的拉伸模量的拉伸模量。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述主股线或绳具有是所述副股线或绳的拉伸模量的10-100倍的拉伸模量。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述副股线或绳在所述主股线或绳之前保持在所述护套中。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述主股线或绳在所述副股线或绳之前保持在所述护套中。
20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在所述护套的第一和第二部分熔融在一起以形成所述张力构件之前，所述主股线或绳保持在所述护套的第一部分中，并且所述副股线或绳保持在所述护套的第二部分中。
21.一种电梯系统(10),包括: 牵引绳轮(15);以及 张力构件(16)，其沿接触长度接合所述牵引绳轮(16)，所述张力构件(16)沿纵向轴线(22)纵向延伸且包括: 多根纤维，其形成平行于所述纵向轴线(22)延伸的一根或多根主股线或绳(23)； 多根纤维，其形成平行于所述纵向轴线(22)延伸的一根或多根副股线或绳(26);以及 护套(24)，其至少大致保持所述主股线或绳和所述副股线或绳(23，26)，所述副股线或绳(26)具有大于所述护套(24)的拉伸模量且小于所述主股线或绳(23)的拉伸模量的拉伸模量，其中，所述主股线或绳(23)具有显著大于所述接触长度的长度，并且所述副股线或绳(26)具有约等于在张力构件`(16)和牵引绳轮(15)之间的所述接触长度的长度。
【文档编号】D07B1/06GK103562111SQ201180071511
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2011年6月10日 优先权日:2011年6月10日
【发明者】J.P.维森, 张欢, G.R.克里什南 申请人:奥的斯电梯公司