电梯曳引构件及其使用方法与流程

背景技术：

电梯具有绳索或线缆形式以及带形式的曳引构件。电梯还具有将电力和数据传输到电梯轿厢的某些线缆，即随行线缆。传统地，曳引构件由钢制成并且随行线缆由电力线缆和/或串行通信线缆等制成。

虽然各种曳引构件和随行线缆被制造并用于电梯系统中，但是相信在本发明人(一人或多人)之前没有人制造或者使用如本文所述的发明。

附图说明

尽管本说明书以特别指出并明确要求保护本发明的权利要求书作为结论，但是相信通过结合附图对某些实施例进行的以下描述将更好地理解本发明，其中相似的附图标记表示相同的元件。

图1示出了示例性电梯系统。

图2-图8示出了具有圆形横截面的复合绳形式的曳引构件的示例性剖视图。

图9示出了具有矩形横截面的复合带形式的曳引构件的示例性剖视图。

图10-图13示出了具有肋状表面的复合带形式的曳引构件的示例性剖视图。

附图不旨在以任何方式进行限制，并且可以想到，本发明的各种实施例可以以各种其它方式来实施，这些方式包括不一定在附图中示出的那些方式。合并在说明书中并且形成说明书的一部分的附图图示出本发明的若干方面，并且与说明书一起用于解释本发明的原理；然而，应当理解，本发明并不限于所示的精确布置。

具体实施方式

对本公开的某些实施例所做的以下描述不应该用于限制本公开的范围。根据借助于图示所做的以下描述，本发明的其它示例、特征、方面、实施例和优点对于本领域的技术人员将变得显而易见，所述描述是用于实施本发明的最佳模式之一。将认识到，在不脱离本公开的范围的情况下，本公开的各个方面可以采用替代形式，或者具有替代的或附加的实施例。因此，附图和描述应被视为本质上是说明性的而非限制性的。

图1示出了电梯系统100的实施例，该电梯系统包括控制器102、电机或驱动器104、电梯轿厢106、对重108、井道110、曳引轮112、以及曳引构件114。电梯系统100可用于运输电梯轿厢106通过井道110，使得电梯轿厢106能够服务于建筑物内的楼层。本领域的技术人员将理解配置和操作电梯系统100的各种方式。

图2示出了可用于替代电梯系统100中的曳引构件114的曳引构件200的实施例的剖视图。曳引构件200包括复合绳结构，该复合绳结构具有芯202，芯202包括强度部件204和基质材料206。芯202被涂层208围绕。在本实施例中，强度部件204包括碳纳米管(CNT)。CNT可以指单个碳纳米管、多个碳纳米管、相连接以形成碳纳米管纤维或纱线的多个碳纳米管、成组的碳纳米管纤维或纱线、或者形成为编织或非编织结构的多个碳纳米管或者碳纳米管纤维或纱线。这些针对CNT的各种构造可以被称为碳纳米管结构。CNT被围绕或者嵌入在基质材料206中。基质材料206填充CNT之间的空间或间隙并充当将CNT保持在一起的结合材料。将基质材料206与强度部件204一起使用产生了用于曳引构件200的实心结构。在本实施例中，基质材料206包括环氧树脂或弹性体。在一些实施例中，基质材料206可以是聚酯树脂、三聚氰胺树脂、聚氨酯(PU)、聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)、聚醚醚酮(PEEK)或其它合适的聚合树脂。在替代实施例中，CNT呈被围绕或嵌入在基质材料206中的多段巴基纸(buckypaper)的形式。在其它实施例中，CNT与诸如芳族聚酰胺纤维、碳纤维、玻璃纤维、天然纤维等的其它纤维材料相结合。虽然图2示出在芯202内以圆形图案排列的多个强度部件204，但应当注意的是，任何合适数量的强度部件204可以以任何合适的图案被使用和/或布置在芯202内。

涂层208围绕芯202并保护芯202同时还提供外表面，其中可以基于所使用的涂层208的类型来控制外表面的摩擦系数。本领域的技术人员将理解，当在曳引轮上行进时，曳引构件200的摩擦程度有助于曳引构件200在曳引电梯系统中运输电梯轿厢，而未使曳引构件200过度滑动。在本实施例中，涂层208包括合适的聚合物材料(天然或合成的)，例如，热塑性塑料(TP)、弹性体、硬质体、热塑性弹性体(TPE)或橡胶。在一个实施例中，涂层208包括PU。根据本文中的教导，用于涂层208的其它合适的材料对于本领域的技术人员将是显而易见的。

在本实施例中，CNT被构造成承载电梯系统100的电梯轿厢106和/或电梯系统100的对重108。在一些实施例中，CNT被构造成确保实现针对曳引构件114的伸长的预定值。将CNT结合到强度部件204中能够允许强度部件204和曳引构件200比传统的钢曳引构件更轻、更坚固，并且具有更长的寿命。较轻的曳引构件200由于在电梯系统100内的负载和惯性较小，可以允许电梯系统100具有较小的电机或驱动器104，这还可以允许电梯系统100更易于安装并且成本更低。轻质曳引构件200可以进一步减少对应对电梯系统100中的振动的补偿系统的需要。

在一些实施例中，CNT被构造成将电信号传输通过曳引构件200以向电梯轿厢106提供电力和/或在控制器102与电梯轿厢106之间提供通信。因此，无需向电梯轿厢106提供电力的额外的随行线缆。取消电力随行线缆还可以使电梯系统100更易于安装并且成本更低。由于CNT的比电阻比传统曳引构件中常用的钢的比电阻更低，因此使用CNT来传输电信号可以进一步减少电梯系统100内的能量损失。

曳引构件200可以通过拉挤、编结(braid)、层压、编织(weave)、织造(knit)或其它合适的渗入技术制造。该制造工艺可以有助于在结构上使CNT位于芯202内。由于在生产过程期间能耗较低，所以用于具有CNT的芯202的制造工艺可以更具成本效益并对环境友好。

图3示出了可以在电梯系统100中使用的曳引构件300的实施例的另一个剖视图。曳引构件300与曳引构件200的相似之处在于曳引构件300包括复合绳结构，该复合绳结构具有包括强度部件304和基质材料306的芯302。芯302被涂层308围绕以保护芯302同时还提供外表面，其中可以基于所使用的涂层308的类型来控制外表面的摩擦系数。类似于强度构件204，强度部件304包括被围绕或嵌入在基质材料306中的CNT，该基质材料填充纤维之间的空间或间隙并且用作将CNT保持在一起的结合材料。

芯302还包括数据通信构件310。数据通信构件310被构造成在控制器102与电梯轿厢106之间传输数据。在一些实施例中，数据通信构件310可以被构造成提供对电梯轿厢106的实时监测。在本实施例中，数据通信构件310是非承重的并且包括具有玻璃纤维光学器件的多个光纤。当然，根据本文中的教导，在数据通信构件310中使用其它合适的光纤对于本领域的技术人员将是显而易见的。图3示出了包括在芯302的中心的七根光纤的数据通信构件310。或者，数据通信构件310可以偏离芯302的中心定位或者以任何合适的布置遍及整个芯302散布。由于数据通信构件310结合在曳引构件300中，所以无需用于数据通信的额外的随行线缆。如上所述，电信号还可以被传输通过曳引构件300的CNT以向电梯轿厢106提供电力，从而消除对用于电力的额外的随行线缆的需要。因此，在一些实施例中，通过曳引构件300，电梯系统100不再需要随行线缆。

图4示出了可以在电梯系统100中使用的曳引构件400的实施例的另一个剖视图。曳引构件400与曳引构件300的相似之处在于曳引构件400包括复合绳结构，该复合绳结构具有芯402，芯402包括强度部件404、基质材料406和数据通信构件410，其中，数据通信构件410被构造成在控制器102与电梯轿厢106之间传输数据和/或提供监测。在一些实施例中，数据通信构件410是被构造成向电梯轿厢106传输电力的导体。芯402被涂层408围绕以保护芯402同时还提供外表面，其中可以基于所使用的涂层408的类型来控制外表面的摩擦系数。类似于强度构件304，一些实施例中的强度部件404包括被围绕或嵌入在基质材料406中的CNT，该基质材料填充纤维之间的空间或间隙并且用作将CNT保持在一起的结合材料。

曳引构件400还包括(例如通过编结或编织等)绕CNT的一部分定位的护套(sheathing)412。在本实施例中，护套412绕CNT的外环定位。当然，根据本文中的教导，护套412可以绕CNT的任何部分和/或全部定位，如本领域的技术人员所显而易见的。在一些实施例中，护套412包括CNT条，而在其它实施例中，护套412由多段巴基纸(buckypaper)构成。在其它实施例中，护套412可以由诸如聚氨酯、石墨烯、芳族聚酰胺纤维、碳纤维、玻璃纤维或尼龙之类的其它材料构成。在一些实施例中，护套412为曳引构件400提供额外的结构支撑。在其它实施例中，电信号被传输通过护套412以向电梯轿厢106提供电力。根据本文中的教导，用于曳引构件400的其它合适的构造对于本领域的技术人员将是显而易见的。

图5示出了可以在电梯系统100中使用的曳引构件500的实施例的另一个剖视图。曳引构件500与图4中所示的曳引构件400的区别在于曳引构件500包括复合绳结构，该复合绳结构具有芯502，芯502包括强度部件504、基质材料506和数据通信构件510，其中，数据通信构件510被构造成在控制器102与电梯轿厢106之间传输数据和/或提供监测。在一些实施例中，数据通信构件510是被构造成向电梯轿厢106传输电力的导体。类似于强度构件404，强度部件504包括被围绕或嵌入在基质材料506中的CNT，该基质材料填充纤维之间的空间或间隙并且用作将CNT保持在一起的结合材料。芯502被涂层508围绕以保护芯502同时还提供外表面，其中可以基于所使用的涂层508的类型来控制外表面的摩擦系数。曳引构件500还包括与图4中所示的护套412相似的护套512，不同之处在于护套512(例如通过编结或编织等)遍及整个涂层508定位或放置。在本实施例中，护套512绕涂层508的整个环定位。当然，根据本文所公开的教导，护套512可以绕涂层508的任何部分定位对于本领域的技术人员将是显而易见的。

图6示出了可以在电梯系统100中使用的曳引构件600的实施例的另一个剖视图。曳引构件600与图5中所示的曳引构件500的相似之处在于曳引构件600包括复合绳结构，该复合绳结构具有芯602，芯602包括强度部件604、基质材料606和数据通信构件610，其中，数据通信构件被构造成在控制器102与电梯轿厢106之间传输数据和/或提供监测。在一些实施例中，数据通信构件610是被构造成向电梯轿厢106传输电力的导体。类似于图5中所示的强度构件504，强度部件604包括被围绕或嵌入在基质材料606中的CNT，该基质材料填充纤维之间的空间或间隙并且用作将CNT保持在一起的结合材料。芯602被涂层608围绕以保护芯602同时还提供外表面，其中可以基于所使用的涂层608的类型来控制外表面的摩擦系数。曳引构件600还包括与护套512相似的护套612，护套612(例如通过编结或编织等)遍及整个涂层608定位或放置。

在本实施例中，芯602还包括多个长窄纤维条带614。在一个实施例中，纤维条614可以包括巴基纸。在替代实施例中，纤维条614可以包括CNT，CNT被编结或者编织成任何适当的或期望的长度的平坦的、柔性的、条状结构。然而，在另外的实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，纤维条可以包括石墨烯、聚氨酯或环氧树脂中的多层石墨烯、由环氧树脂结合的纤维组、或者碳纤维。纤维条614绕涂层608的整个环定位。在替代实施例中，纤维条614遍及涂层608的较小部分定位和/或遍及整个涂层608散布。在另外的替代实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，纤维条614可以位于芯602内。纤维条614可以延伸曳引构件600的长度并且被构造成传输电信号以向电梯轿厢106提供电力。此外，纤维条614可以被构造成向曳引构件600提供额外的结构支撑。此外，如在图6所示的实施例中可以看到，护套612可以绕多个纤维条614编结，涂层608区域设置在护套612外部。

图7示出了可以在电梯系统100中使用的曳引构件700的另一个示例性实施例。曳引构件700与图5中所示的曳引构件500的相似之处在于曳引构件700包括复合绳结构，该复合绳结构包括芯702，芯702具有强度部件704和基质材料706而不具有数据通信构件。类似于图5的强度构件504，强度部件704包括被围绕或嵌入在基质材料706中的CNT，该基质材料填充纤维之间的空间或间隙并且用作将CNT保持在一起的结合材料。芯702被涂层708围绕以保护芯702同时还提供外表面，其中可以基于所使用的涂层708的类型来控制外表面的摩擦系数。曳引构件700还包括与图5中的护套512相似的护套712，护套712(例如通过编结或编织等)遍及整个涂层708定位或放置。

图8示出了可以在电梯系统100中使用的曳引构件800的实施例的另一个示例性剖视图。曳引构件800与图7中的曳引构件700的相似之处在于曳引构件800包括复合绳结构，该复合绳结构802具有芯802，芯802包括强度部件804和基质材料806。在所示的实施例中，芯802具有六边形横截面。类似于图7中所示的强度构件704，强度部件804包括被围绕或嵌入在基质材料806中的CNT，该基质材料填充纤维之间的空间或间隙并且用作将CNT保持在一起的结合材料。芯802被涂层808围绕以保护芯802同时还提供外表面，其中可以基于所使用的涂层808的类型来控制外表面的摩擦系数。曳引构件800还包括与图7中的护套712相似的护套812，不同之处在于护套812(例如通过编结或编织等)遍及整个芯802定位或放置。图8还示出了绕每行和每列的CNT定位的护套812。根据本文中的教导，护套812可以通过CNT的任何合适的部分定位对于本领域的技术人员将是显而易见的。

图2-图8分别示出了具有圆形横截面的曳引构件200、300、400、500、600、700、800，但是曳引构件200、300、400、500、600、700、800可以包括其它合适形状的横截面(例如，正方形、矩形、三角形、六边形、八边形等)。例如，图9示出了具有矩形横截面的复合带形式的曳引构件900的实施例的示例性剖视图。曳引构件900可以用在电梯系统100中。曳引构件900与曳引构件200的相似之处在于曳引构件900包括复合绳结构，该复合绳结构具有包括强度部件904和基质材料906的芯902。类似于强度构件204，强度部件904包括被围绕或嵌入在基质材料906中的CNT，该基质材料填充纤维之间的空间或间隙并且用作将CNT保持在一起的结合材料。芯902被涂层908围绕以保护芯902同时还提供外表面，其中可以基于所使用的涂层908的类型来控制外表面的摩擦系数。

图10示出了具有肋状表面的复合带形式的曳引构件1000的替代实施例的另一个剖视图。曳引构件1000可以用在电梯系统100中并且曳引构件1000与曳引构件900的相似之处在于曳引构件1000包括复合绳结构，该复合绳结构具有包括强度部件1004和基质材料1006的芯1002。类似于强度构件904，强度部件1004包括被围绕或嵌入在基质材料1006中的CNT，该基质材料填充纤维之间的空间或间隙并且用作将CNT保持在一起的结合材料。芯1002被涂层1008围绕以保护芯1002同时还提供外表面，其中可以基于所使用的涂层1008的类型来控制外表面的摩擦系数。图10示出了曳引构件1000还包括从曳引构件1000的外表面向外突出的多个肋部1016。肋部1016可以与曳引轮112的带槽的或图案化的表面互补和/或安放在该表面内(ride within)，以防止曳引构件1000在电梯系统100的操作期间滑动。

图11示出了具有肋状表面的复合带形式的曳引构件1100的又一实施例的剖视图。曳引构件1100可以用在电梯系统100中并且曳引构件1100与曳引构件1000的相似之处在于曳引构件1100包括复合绳结构，该复合绳结构具有包括强度部件1104和基质材料1106的芯1102。类似于强度构件1004，强度部件1104包括被围绕或嵌入在基质材料1106中的CNT，该基质材料填充纤维之间的空间或间隙并且用作将CNT保持在一起的结合材料。芯1102被涂层1108围绕以保护芯1102同时还提供外表面，其中可以基于所使用的涂层1108的类型来控制外表面的摩擦系数。曳引构件1100包括与肋部1016相似的多个肋部1116，肋部1116位于曳引构件1100的外表面上。在图11的实施例中，曳引构件1100还包括数据通信构件1110，该数据通信构件被构造成在控制器102与电梯轿厢106之间传输数据和/或提供监测。在一些实施例中，数据通信构件1110是被构造成向电梯轿厢106传输电力的导体。图11示出了包括邻近肋部1116的、在横向上排列的三个光纤线缆的数据通信构件1110。根据本文中的教导，本领域的技术人员应显而易见的是，曳引构件1100可以包括位于芯1102内的任何合适位置处的任何合适数量的光纤。

图12示出了具有肋状表面的复合带形式的曳引构件1200的实施例的另一个剖视图。曳引构件1200可以用在电梯系统100中并且曳引构件1200与曳引构件1000的相似之处在于曳引构件1200包括复合绳结构，该复合绳结构具有包括强度部件1204和基质材料1206的芯1202。类似于强度构件1004，强度部件1204包括被围绕或嵌入在基质材料1206中的CNT，该基质材料填充纤维之间的空间或间隙并且用作将CNT保持在一起的结合材料。芯1202被涂层1208围绕以保护芯1202同时还提供外表面，其中可以基于所使用的涂层1208的类型来控制外表面的摩擦系数。曳引构件1200包括与肋部1016相似的、位于曳引构件1200的外表面上的多个肋部1216。图12示出了还包括护套1212的曳引构件1200，该护套1212与图8中的护套812相似、(例如通过编结或编织等)遍及整个芯1202定位或放置。在本实施例中，护套1212遍及芯1202中的全部CNT绕每行并且斜向地定位。当护套1212位于芯1202内时，可以使用具有单段、拼接在一起的多段或者多段分开的护套1212。

图13示出了在电梯系统100中使用的具有肋状表面的复合带形式的曳引构件1300的实施例的另一个剖视图。在本实施例中，曳引构件1300包括多个内部复合构件1320。内部复合构件1320在结构上类似于图2中的曳引构件200并且包括复合绳结构，该复合绳结构具有包括强度部件1304和基质材料1306的芯1302。类似于强度构件204，强度部件1304包括被围绕或嵌入在基质材料1306中的CNT，该基质材料填充纤维之间的空间或间隙并且用作将CNT保持在一起的结合材料。在一些实施例中，强度部件1304可以是预组装的CNT纤维绳。芯1302被涂层1308围绕以保护芯1302。在一些实施例中，可以省去涂层1308，在这种情况下，复合构件1320的外表面由基质材料1306构成。在本实施例中，曳引构件1300包括在横向上排列的三个内部复合构件1320。或者，曳引构件1300可以包括以任何合适的布置定位在曳引构件1300内的任何合适数量的内部复合构件1320。

仍参考图13，曳引构件1300还包括围绕内部复合构件1320并保护内部复合构件1320的涂层1314。在本实施例中，涂层1314包括弹性体。根据本文所公开的教导，用于涂层1314的其它合适的材料对于本领域的技术人员将是显而易见的。涂层1314可以提供外表面，其中可以基于所使用的涂层1314的类型来控制外表面的摩擦系数。图13示出了涂层1314形成与肋部1016相似的多个肋部1316，肋部1316从曳引构件1300的外表面突出。肋部1316可以与曳引轮112的带槽的或图案化的表面互补和/或安放在该表面内，以防止曳引构件1300在电梯系统100的操作期间滑动。

图10-图13示出了大致平行于曳引构件1000、1100、1200、1300的纵向排列的三行肋部1016、1116、1216、1316。然而，本领域技术人员可以易于想到，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以利用各种肋部取向和图案。例如，肋部1016、1116、1216、1316可以沿整个曳引构件长度大致垂直于曳引构件1000、1100、1200、1300的纵向排列。在另一个示例中，肋部1016、1116、1216、1316可以沿整个曳引构件长度与曳引构件1000、1100、1200、1300的纵向成角度地或斜向地排列。在另一个示例中，多个肋部1016、1116、1216、1316中的一者或多者可以沿整个曳引构件长度相对于曳引构件1000、1100、1200、1300的纵向以一种方式排列，而多个肋部1016、1116、1216、1316中另外的一者或多者可以沿整个曳引构件长度相对于曳引构件1000、1100、1200、1300的纵向以另一种方式排列。在一些实施例中，曳引构件1100、1200、1300可以不具有肋部。

数据通信构件可以结合到上述任何曳引构件中以在控制器102与电梯轿厢106之间传输数据和/或使得能够监测。在一些实施例中，这样的数据通信构件包括一个或多个光纤。这些光纤可以布置在曳引构件的芯内和/或曳引构件的涂层内。在替代实施例中，一个或多个光纤以圆形布置定位在曳引构件内。在另外的替代实施例中，一个或多个光纤横向地定位在曳引构件内。在又一个替代实施例中，一个或多个光纤遍及整个曳引构件随机散布。根据本文中的教导，针对一个或多个光纤的其它合适的布置对于本领域的技术人员将是显而易见的。

此外，在一些实施例中，电梯控制器102或单独的系统可以监测曳引构件114的老化或磨损。例如，由于CNT纱线和纤维导电，所以可以通过跨越曳引构件114的长度的电阻来测定或测量电流强度。此外，基于CNT强度部件的状况，获得不同的电阻测量值。因此，电阻测量值可以与CNT强度部件和/或整个曳引构件的状况、耐久性和完整性相关。类似地，可以使用其它装置来评估曳引构件的完整性或老化。这些其它装置可以包括巨磁阻(GMR)传感器单元，其中曳引构件包含磁性材料。与电梯系统一起使用的示例性GMR传感器单元在于2014年2月25日递交的、题为“System and Method for Monitoring a Load Bearing Member”的美国专利申请No.14/190,016中得以描述，该专利申请通过引用结合于此。

包括CNT的护套可以结合到上述任何曳引构件中以向曳引构件提供额外的结构支撑和/或传输电信号以向电梯轿厢106提供电力。在一些实施例中，护套(通过编结或编织等)遍及包括CNT的强度部件的部分定位。在其它实施例中，护套遍及基质材料的部分定位。在另外的替代实施例中，护套遍及数据通信构件的部分定位。或者，在不脱离本发明的范围的情况下，护套可以遍及曳引构件的整个涂层定位和/或布置成包括例如圆形布置、线性布置、十字交叉布置等的许多形状或图案。根据本文所公开的教导，针对护套的其它合适的布置对于本领域的技术人员将是显而易见的。

在一些实施例中，一个或多个肋部设置在上述曳引构件的外表面上以与曳引轮112的带槽的或图案化的表面相对应，从而防止曳引构件在电梯系统100的操作期间滑动或者增强曳引构件与曳引轮112之间的摩擦。在一些实施例中，一个或多个肋部包括矩形轮廓。或者，一个或多个肋部可以包括诸如正方形轮廓、三角形轮廓等的其它合适的轮廓。根据本文中的教导，针对一个或多个肋部的其它合适的构造对于本领域的技术人员将是显而易见的。

尽管上面已经描述了在电梯系统100中使用曳引构件，但是这些曳引构件可以用于其它应用中。例如，这些曳引构件可以应用于起重机应用、卷扬系统和/或用于船的拖曳。根据本文中的教导，其它合适的应用对于本领域的技术人员将是显而易见的。

应当理解，本文所公开的教导、表达、实施例、示例等中的任意一者或多者可以与本文所公开的其它教导、表达、实施例、示例等中的任意一者或多者相结合。因此，本文所公开的教导、表达、实施例、示例等不应被彼此独立地看待。根据本文所公开的教导，可以将本公开的许多方面相结合的各种合适的方式对于本领域的技术人员将是显而易见的。这些修改和变型旨于含在本公开和权利要求书两者的范围内。

已经示出和描述了本公开的各种实施例，在不脱离本公开的范围的情况下，本领域的技术人员可以通过适当的修改实现对本文所述的方法和系统的进一步改造。已经提到了若干这样的可能的修改，并且其它修改对于本领域的技术人员将是显而易见的。例如，上面讨论的示例、实施例、几何形状、材料、尺寸、比率、步骤等是说明性的而不是必需的。因此，本公开的范围应当视所附权利要求来考虑，并且被理解为不限于说明书和附图中所示和所述的结构和操作的细节。