專利名稱：用于電梯上的合成非金屬纜繩的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于電梯上的纜繩，更具體地講，涉及將被用于電梯上的由合成非金屬材料制成的纜繩，所述電梯具有一個用于驅動纜繩，并進而驅動電梯的牽引滑輪。
背景技術：
傳統(tǒng)的引牽型電梯包括一個安裝在轎廂架上的轎廂，一個通過纜繩與轎廂架連接的配重，以及一臺驅動與纜繩接合的牽引滑輪的機器。當機器轉動滑輪時，滑輪的槽紋表面與纜繩之間的摩擦力使該纜繩運動，并進而導致轎廂架和配重上升和下降。在某些場合下，襯里位于所述槽紋中，以改善纜繩與滑輪之間的摩擦，并減少滑輪與纜繩的磨損。
傳統(tǒng)上用于電梯上的纜繩是鋼絲繩。這種纜繩廉價而且耐用。另外，鋼絲繩還能阻燃。不過，使用鋼絲繩的一個限制因素便是它的重量。建筑或電梯井建的越高，纜繩就變得越長、越重。纜繩會逐漸變得超過電梯系統(tǒng)的運載負荷，直至纜繩的重量超過其自身的抗拉強度。另一個缺陷是鋼絲繩所需要的潤滑劑。鋼絲繩經(jīng)過油類潤滑劑處理，這些潤滑劑最終會沉積在機房里的和升降井里的提升設備上。
最近，人們對用由諸如芳族聚酰胺材料的高強度、輕質合成材料制成的纜繩取代用于電梯上的鋼絲繩懷有較大興趣。由上述材料制成的輕質纜繩可有效降低諸如機械和制動裝置的很多電梯元件的尺寸，并可以擴展電梯的高度。
用上述合成纜繩牽引電梯會產(chǎn)生很多問題。首先，當纜繩在牽引滑輪上運行時要承受很大負荷。就傳統(tǒng)滑輪而言這會使纜繩產(chǎn)生壓縮張力，還會導致纜繩繩股彼此之間發(fā)生相對運動。常見的芳族聚酰胺材料如KEVLAR具有很高的抗拉強度，但其壓縮強度受到較大限制。另外，相鄰繩股的摩擦會使所述材料明顯摩損，并迅速降解所述繩股纖維。
所提出的一種防止破壞性摩損發(fā)生的方法披露于美國專利US4,022,010中，該專利被授予Gladenbeck等，發(fā)明名稱為“高強度纜繩”。披露于該專利中的合成纜繩包括環(huán)繞每一個繩股或整個纜繩的護套。該護套是由合成塑料材料制成，如聚亞胺脂、聚酰胺或硅氧烷橡膠，其用途是賦予繩股耐磨性。在授予Wilcox的名稱為“纜繩”的US4,624,079中披露了一種類似方案。上述方案的一個缺陷是，盡管所述繩股無磨損的相對運動，但該方案不適于牽引。
所提出的另一種方案披露于名稱為“用作電梯懸掛裝置的纜繩”的加拿大申請No.2,142,072中。披露于該專利申請中的纜繩包括一個擠壓在外部繩股上的護套，以便固定這些繩股，與此同時還產(chǎn)生必要的與牽引滑輪的摩擦。防止繩股彼此之間相對運動，不過，當纜繩在牽引滑輪上運動時會產(chǎn)生不希望有的壓縮張力，因此限制了其耐用性。

發(fā)明內容
盡管有以上問題，在申請人的受讓人領導下的科學家和工程師正致力于開發(fā)由合成非金屬材料制成的高強度輕質纜繩，該纜繩既有效又耐用。
按照本發(fā)明，一種用于電梯的起重繩包括若干由非金屬材料制成的載重繩股，每一根繩股包襄在一個保護性涂層中，并由一個護套包裹所述若干繩股。每根繩股的涂層可以防止因繩股間的摩擦接觸而造成的損壞，并加大相鄰繩股間的潤滑性。由護套產(chǎn)生電梯的牽引滑輪所必須的牽引力，并使護套與所述涂層之間產(chǎn)生足夠的摩擦系數(shù)，以便將牽引負荷傳給載重繩股。
本發(fā)明的優(yōu)點是，由非金屬材料制成的起重繩能有效提供牽引，同時又很耐用。對護套進行優(yōu)化，以便與牽引滑輪的接觸表面產(chǎn)生足夠的摩擦系數(shù)。與此同時，護套與所述繩股的涂層相互作用，產(chǎn)生足夠的摩擦系數(shù)，以便將牽引負荷傳給繩股。對每根繩股的涂層進行優(yōu)化，使所述纜繩在與滑輪接合時繩股之間可以相對運動。這種相對運動提供了平衡繩股上的負荷的機制。使繩股可以相對運動，同時又防止繩股間的摩損接觸，延長了該纜繩的使用壽命。
按照本發(fā)明的另一方面，所述起重繩包括用于減少火焰對起重繩的影響的裝置。在一種實施方案中，所述護套包括織造的芳族聚酰胺纖維，該纖維在400F以下的溫度下表現(xiàn)出阻燃性。另外，每一根繩股上的涂層還能提供額外的阻燃性。在另一種實施方案中，所述護套是由向其中添加了能阻止火焰對該纜繩的破壞作用的添加劑的材料制成。在又一種實施方案中，所述護套是由兩層構成。第一層是與牽引滑輪相接觸的，它由一種選擇其相對牽引滑輪的牽引特性的材料制成。第二層是由所述第一層徑向向內延伸，它由一種選擇其阻燃性的材料制成。
按照本發(fā)明的另一方面，一種載人輸送系統(tǒng)包括一個具有由第一種非金屬材料制成的護套的起重繩，和一個包括一個由第二種非金屬材料制成的襯里的牽引滑輪。所述襯里是由選擇的材料制成，以使襯里和起重繩之間的摩擦系數(shù)能為特定的載人輸送系統(tǒng)提供最佳牽引力。通過使用非金屬襯里，和具有非金屬護套的纜繩，可以選擇所述襯里和護套的材料，以使襯里先于護套磨損。這樣，可以延長更換費用高于襯里的纜繩和滑輪。非金屬襯里的另一個優(yōu)點是，它提供了一種用合成纜繩對現(xiàn)有的具有鋼絲繩的電梯系統(tǒng)進行小的改進的有效方式，而且，依然能提供現(xiàn)有滑輪與新的合成纜繩之間所必須的牽引力。
按照所述滑輪襯里的另一種特定實施方案，對襯里的接觸表面進行造形，使其能容納起重繩，而且當起重繩在滑輪上運動時不會對該繩產(chǎn)生壓縮力。這種設計的后果是，可以降低非金屬繩股上的壓縮力。由于諸如由芳族聚酰胺纖維制成的傳統(tǒng)合成纖維在壓縮狀態(tài)下的強度明顯低于在張緊狀態(tài)下的強度，這種合成纜繩的耐用性和預期壽命得以改善。


通過以下的對示于附圖中的本發(fā)明示例性實施方案的詳細說明，本發(fā)明的上述及其它目的、特點和優(yōu)點將變得更顯明。其中圖1是一種電梯系統(tǒng)的透視圖，為清楚起見，將提升間元件去掉了。
圖2是本發(fā)明起重繩的透視性剖視圖。
圖3是與一個具有復合襯里的滑輪接合的起重繩的剖視圖。
圖4是本發(fā)明起重繩的另一種實施方案的剖視圖。
具體實施例方式
圖1表示一種電梯系統(tǒng)10，為清楚起見，將提升間和諸如導軌的提升部件去掉了。電梯系統(tǒng)10包括一個位于轎廂架14上的轎廂12，一個配重16，一對連接轎廂架14和配重16的起重繩18，一個傳動馬達22，和一個牽引滑輪26。盡管為了說明僅示出了兩根纜繩，但本領域技術人員應當明白，可以使用更多數(shù)目的纜繩，纜繩的確切數(shù)目取決于具體用途。
由驅動馬達22提供轉動牽引滑輪24的驅動力?；?4和起重繩18之間的摩擦力可產(chǎn)生牽引起重繩18的牽引力，從而使轎廂12或配重16在提升井中上、下運動。起重繩18和滑輪24之間的牽引力還可以提供反作用力，以便當滑輪24不轉時，如當轎廂12停在平臺上時保持轎廂架14不動。
起重繩18是由非金屬合成材料制成。如圖2所示，每一根起重繩包括若干載重繩股28，每一根載重繩股包在一層涂層32中，并有一個護套34包裹著所述若干繩股28。每根繩股28由合成的非金屬長絲或纖維制成，如將連續(xù)的芳族聚酰胺纖維材料擰成若干高強度紗線。通常用長效、無摩擦性涂層處理所述纖維，以取得近乎無摩擦的性能。這種材料以其相對其質量而言的高抗拉強度而著稱。
每根繩股28的涂層32起著三種作用。第一個作用是包含擰結著的紗線，否則，這些紗線將呈現(xiàn)不同于生產(chǎn)繩股時的形式。第二個作用是防止相鄰繩股28間的磨損性接觸。這種接觸可迅速降低起重繩18的性能，并縮短起重繩18的使用受命。第三個作用是使繩股28可在纜繩系統(tǒng)中彼此相對運動。為了在起重繩18通過牽引滑輪時平衡每根繩股上的負荷，這種相對運動是必要的。繩股28的運動可防止在繩股28上和在繩股28里的紗線上積累過高的壓縮力。涂層32是由能為特定用途而在相鄰繩股28間產(chǎn)生足夠的潤滑性的材料制成。盡管所述潤油性可根據(jù)具體用途而有所變化，但建議繩股間的表觀摩擦系統(tǒng)為0.1左右。推薦的材料為芳族聚酰胺，如由Dupont-Nemours以NOMEX顯商標出售的芳族聚酰胺。另一種推薦材料為聚氨酯。另一種方案是，涂層32還可以包括埋入層32中的芳族聚酰胺纖維，以賦予涂層32額外的強度。不過，應當指出的是，繩股28仍然是起重繩18的載重件。
護套34也起著幾種作用。首先，它能防止繩股28受諸如化學因素的環(huán)境因素影響，更重要的是，它提供了使得起重繩能阻燃的方式。第二個作用是，可在起重繩18和牽引滑輪24之間提供足夠的摩擦系數(shù)，以產(chǎn)生所需要的牽引力。建議起重繩與牽引滑輪間的摩擦系數(shù)至少為0.15，不過，通過正確選擇護套和滑輪襯里材料可以獲得0.4或更高的摩擦系數(shù)。起重繩和牽引滑輪之間的摩擦系數(shù)越高，轎廂架和配重間的負荷差就允許越大。結果是，可將更輕質的材料用于設計轎廂架，而沒有在轎廂滿負荷的情況下超過起重繩和牽引滑輪間的牽引力的危險。
護套34的第三個作用是提供將牽引負荷從牽引滑輪24傳至繩股28的機制。為實現(xiàn)這一作用，建議護套34和涂層32間的摩擦系數(shù)大于或等于0.15。為了實現(xiàn)后兩種功能，在選擇護套34的材料時必須考慮牽引滑輪24的接觸表面和被選擇用作繩股28的涂層32的材料。用作護套34的推薦材料是織造的芳族聚酰胺和聚氨酯的混合物。該織造的芳族聚酰胺可賦予護套34阻燃性能，由較大百分比的織造芳族聚酰胺提供更高的阻燃性；不過，護套34中織造芳族聚酰胺的百分比越大，其摩擦系數(shù)就變得越小。因此，織造的芳族聚酰胺和聚氨酯的確切混合比取決于具體用途。另外，可將諸如鹵的化學添加劑與聚氨酯混合，以提供所需的阻燃性。在本文中，“阻燃”是指一旦將主動火焰從其上消除即可自由熄火的材料。
作為另一種方案，護套42可以由多層組成，如圖4所示。第一層或外層44是根據(jù)其相對滑輪24接觸表面的摩擦特性進行選擇的。第二層或內層46是根據(jù)其阻燃性和相對繩股28的涂層32的摩擦特性選擇的。
起重繩18和牽引滑輪24的接合如圖3所示。牽引滑輪24包括一個滑輪襯里36，對制造該襯里的材料加以選擇，使其具有耐用性，并具有適于與起重繩18的護套34接合而又不會使起重繩18過分磨損的摩擦特性。如果選擇恰當，滑輪襯里36的耐磨性可低于護套34的耐磨性，這樣，滑輪襯里36會先于護套34磨損。用作襯里36的推薦材料為聚亞胺酯。這樣，滑輪襯里36可產(chǎn)生對起重繩的必要的牽引力，與此同時，可提供簡便、廉價、可更換的元件，這些元件在使用時會受到顯著量的磨損。
起重繩18和滑輪24之間的接合會導致繩股28在護套34里的運動，因為繩股28上的涂層32具有潤滑性。如上文所述，這種運動適應若干繩股28上的力。另外，滑輪襯里36的接合表面41接近未負載的起重繩的形狀。這種形狀的接觸表面不會在起重繩偏轉以提供足夠的牽引力時收緊或在繩上產(chǎn)生收縮剪切負荷。這樣，可以避免起重繩18上的不希望有的壓縮負荷。對于由芳族聚酰胺制成的起重繩18來說，降低芳族聚酰胺纖維上的壓縮力可延長該起重繩18的使用壽命。這是因為芳族聚酰胺纖維的壓縮強度明顯低于其抗拉強度。通過使接觸表面41的截面為輻射狀或圓形，而不是像使用鋼絲繩時那樣為常見的錐形或凹形，可以降低起重繩18的繩股28上的壓縮力。
盡管本文推薦了多種用作繩股、涂層和護套的材料，但本領域技術人員應當了解，很多材料可根據(jù)具體用途進行選擇，這會導致起重繩具有由芳族聚酰胺纖維制成的載重繩股，每根繩股都具有一層涂層，由該涂層產(chǎn)生相對其它繩股的低摩擦系數(shù)，但又能產(chǎn)生相對護套的較大摩擦系數(shù)，該起重繩還有一個護套，該護套可產(chǎn)生相對牽引滑輪的適當摩擦系數(shù)。
盡管已結合示例性實施方案對本發(fā)明做了圖示和說明，本領域技術人員可以理解，可以在不超出本發(fā)明構思和范圍的前提下對其進行各種變化、省略和增加。
權利要求
1.一種用于電梯的起重繩，該起重繩可與牽引滑輪接合以驅動電梯，該起重繩包括若干由非金屬材料制成的載重繩股，每一根繩股包在一層涂層中，所述涂層允許相鄰繩股間的相對運動；和一個包裹所述若干繩股的護套，該護套可與牽引滑輪接合，以產(chǎn)生足以驅動電梯的牽引力。
2.按照權利要求1所述的起重繩，其特征在于，該護套包括一由阻燃材料制成的第一內層。
3.按照權利要求1所述的起重繩，其特征在于，該護套包括一個由聚氨酯材料制成的層，該材料中含有用于產(chǎn)生阻燃特性的添加劑。
4.按照權利要求1所述的起重繩，其特征在于，該護套是由具有埋在其中的芳族聚胺酰纖維的材料制成。
5.按照權利要求1所述的起重繩，其特征在于，所述每根繩股的涂層是由聚氨酯材料制成。
6.按照權利要求5所述的起重繩，其特征在于，所述聚氨酯材料包括埋在其中的芳族酰胺纖維。
7.按照權利要求1所述的起重繩，其特征在于，該護套是由一種在該起重繩不與牽引滑輪相結合的部分內允許若干繩股相對于該護套運動的材料制成。
8.一種用于電梯的起重繩，該起重繩可與牽引滑輪接合以驅動電梯，該起重繩包括若干由非金屬材料制成的載重繩股，每一根繩股包在一層涂層中；和一個包裹所述若干繩股的護套，該護套可與牽引滑輪接合，以產(chǎn)生足以驅動電梯的牽引力，其中，該護套是由一種使得若干繩股可以在起重繩未與牽引滑輪接合的部分相對護套運動的材料制成。
9.如權利要求8的起重繩，其特征在于，所述護套包括一個由阻燃材料制成的第一內層。
10.如權利要求8的起重繩，其特征在于，所述護套包括一個由聚氨酯材料制成的層，該材料中含有用于產(chǎn)生阻燃特性的添加劑。
11.如權利要求8的起重繩，其特征在于，所述護套是由具有包埋在其中的芳族聚胺酰纖維的材料制成。
12.如權利要求8的起重繩，其特征在于，所述每根繩股的涂層是由聚氨酯材料制成。
13.如權利要求12的起重繩，其特征在于，所述聚氨酯材料包括包埋在其中的芳族聚酰胺纖維。
14.一種用于電梯的起重繩，該起重繩可與牽引滑輪接合以驅動電梯，該起重繩包括若干由非金屬材料制成的載重繩股；和一個包裹所述若干繩股的護套，該護套可與牽引滑輪接合，以產(chǎn)生足以驅動電梯的牽引力，其中，該護套包括一種阻燃材料。
15.如權利要求14的起重繩，其特征在于，所述護套包括一個由阻燃材料制成的第一層。
16.按照權利要求15所述的起重繩，其特征在于，所述第一層是由聚氨酯材料制成，該材料含有用于產(chǎn)生阻燃特性的添加劑。
17.按照權利要求14所述的起重繩，其特征在于，該護套包括聚氨酯材料，該材料含有用于產(chǎn)生阻燃特性的添加劑。
18.如權利要求14的起重繩，其特征在于，所述護套是由具有包埋在其中的芳族聚胺酰纖維的材料制成。
19.一種載人輸送系統(tǒng)，具有一個沿一條通道運動的轎廂架，該轎廂架由一臺機器驅動力，所述載人輸送系統(tǒng)包括一與所述機器接合的牽引滑輪，該牽引滑輪包括一個槽；一個與所述轎廂架連接并與所述牽引滑輪接合的起重繩，該起重繩包括若干載重繩股和一個包裹著所述若干繩股的護套，所述護套由非金屬材料制成；和一個設在所述槽中的滑輪襯里，該滑輪襯里具有一個與該護套接合的接觸表面，以產(chǎn)生足以驅動電梯的牽引力，其中，該滑輪襯里由一種耐磨性比所述護套低的材料制成，這樣該滑輪襯里在該載人輸送系統(tǒng)運行期間會承受與該護套相比明顯的磨損。
20.按照權利要求19所述的載人輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述載重繩股是由非金屬材料制成。
21.按照權利要求20所述的載人輸送系統(tǒng)，其特征在于，每根繩股被包裹在一個涂層中，該涂層允許相鄰繩股之間的相對運動。
22.如權利要求19的載人輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述護套是由能使所述若干繩股在所述起重繩的不與牽引滑輪接合的部分相對該護套做縱向運動的材料制成。
23.如權利要求19的載人輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述接觸表面被做成適合所述起重繩，在該繩與牽引滑輪接合而出現(xiàn)偏移時，將作用在該繩上的壓縮力減至最小。
24.如權利要求19的載人輸送系統(tǒng)，其中，滑輪襯里和護套之間的接合所產(chǎn)生的表觀摩擦系數(shù)為0.15-0.4。
全文摘要
一種用于電梯上的起重纜繩(18)是由合成非金屬材料制成。纜繩(18)包括若干載重繩股(28)，每一個繩股(28)包在涂層(32)中。涂層(32)可防止磨損，并提供足夠的潤滑性使繩股(28)可以做相對運動，以平衡繩股(28)上的負荷。所述若干繩股(28)由一個護套(34)包裹。護套(34)由牽引滑輪(24)提供足夠的牽引力，將牽引負荷傳給繩股(28)，同時使繩股(28)可以運動，并使起重繩(18)具有阻燃特性。在載人電梯系統(tǒng)(10)的一種實施方案中，起重繩(18)與一個具有滑輪襯里(36)的牽引滑輪(24)接合。對用于制造護套(34)和滑輪襯里(36)的材料進行選擇，以優(yōu)選起重纜繩(18)和牽引滑輪(24)之間的摩擦系數(shù)。
文檔編號D07B1/16GK1600984SQ200410085638
公開日2005年3月30日 申請日期1997年9月3日 優(yōu)先權日1996年10月15日
發(fā)明者H·J·奧唐奈, E·G·奧爾森 申請人:奧蒂斯電梯公司