CN100419154C - 合成纤维缆绳 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种合成纤维缆绳(30)，包括两根缆绳(31，32)，所述缆绳由合成纤维绳股(35-37)制成，所述缆绳用于吸收纵向的力。缆绳(31，32)彼此相距一定间隔沿合成纤维缆绳(30)的纵向设置，并被缆绳护套(33)固定。缆绳护套(33)用于避免缆绳退捻和其结构发生变化，并在两根缆绳(31，32)之间具有一沿合成纤维缆绳(30)纵向伸展的连接桥件。合成纤维缆绳(30)包括至少一个用于机械增强缆绳护套(33)的增强件(34)。
Description
技术领域
本发明涉及一种合成纤维缆绳，具有多根相距一定间隔伸展的缆绳和一个共同的缆绳护套，所述合成纤维缆绳例如用于电梯设备。
背景技术
运行的缆绳在输送技术，特别是在电梯、吊车和矿山等领域是一个非常重要的、受到强应力作用的机器构件。例如在吊车和电梯中所采用的被驱动的缆绳所受的应力是多层的。
因此在习用的电梯设备中，轿厢框架和配重通过多根钢丝缆绳相互连接。为实现轿厢和配重的升降，缆绳在由驱动电机驱动的主动轮上运行。利用摩擦配合驱动力矩加在以一定包角绕在主动轮上的缆绳段上。同时，缆绳将受到拉伸应力，弯曲应力，压应力和扭转应力的作用。由于缆绳在主动轮上的弯曲产生的相对运动导致在缆绳结构内的摩擦，所述摩擦将视润滑剂的浓度对缆绳的磨损产生负面影响。分别根据缆绳结构、弯曲半径、绳槽形状和缆绳的安全系数，产生出的一次和二次应力将对缆绳的状态产生不利的影响。
除强度要求外，在吊车和电梯中由于对能量的考虑，还要求重量尽可能的小。例如由具有高度定向的分子链的芳族聚酰胺制成的高强度合成纤维缆绳与钢丝缆绳相比可以更好地满足此要求，但所述合成纤维缆绳的横向强度较低。
因此为了在主动轮上运行时使芳族聚酰胺纤维受到尽可能小的横向应力，例如在EP0672781A1中推荐了一种适于作为曳引缆绳的平行扭绞的芳族聚酰胺纤维多股缆绳。在EP0672781A1中披露的芳族聚酰胺缆绳在寿命、高的耐磨强度以及抗交变弯曲强度方面可以实现非常令人满意的数值；但在不利条件下存在平行扭绞的芳族聚酰胺缆绳上会出现局部退捻的现象，此点将对处于平衡状态的原始缆绳结构持续地产生不利的影响。例如可用根据欧洲专利申请EP1061172A2披露的合成纤维缆绳来避免此退捻现象和缆绳结构变化的出现。为此，合成纤维缆绳由两根相互平行伸展的缆绳构成，所述缆绳被一缆绳护套相互连接。EP1061172A2中披露的合成纤维缆绳主要通过两根平行伸展的缆绳实现了纵向强度。另一方面，缆绳护套起着防止退捻现象和缆绳结构变化的出现。此外，缆绳护套作为隔离(保护效果)层并具有高的摩擦系数。
分别视用途和应用范围，EP1061172A2中披露的的这种合成纤维缆绳的连接桥件有可能会成为薄弱点。
发明内容
本发明的目的在于对现有的合成纤维缆绳做进一步的改进，以便避免连接桥件的断裂。
本发明的目的尤其在于改善合成纤维缆绳的功能。
根据本发明，实现上述目的技术方案是：
合成纤维缆绳，与主动轮摩擦接合，由至少两根合成纤维缆绳构成，所述缆绳由合成纤维绳股制成，所述缆绳用于吸收纵向的力，并优选利用摩擦配合实现动力的传递，其中缆绳彼此相距一定间隔沿合成纤维缆绳的纵向设置，并利用一个缆绳护套被固定，所述护套用于避免缆绳退捻和其结构发生变化，并在两根缆绳之间形成一连接桥件，其特征在于，合成纤维缆绳包括一个或多个用于机械增强缆绳护套的增强件，所述增强件中的一个增强件设置在合成纤维缆绳的侧面，从而当合成纤维缆绳围绕主动轮弯曲时形成较大的弯曲半径。
附图说明
下面将对照附图中所示的实施例对本发明做详细的说明。图中示出：
图1为具有通过本发明的合成纤维缆绳与配重连接的轿厢电梯设备的示意图；
图2为本发明的合成纤维缆绳(双缆绳)的第一实施例的立体图；
图3为本发明的合成纤维缆绳的第二实施例的横截面图；
图4为缆绳轮的示意图，所述缆绳轮上有一段合成纤维缆绳，所述合成纤维缆绳根据本发明具有一设置在外侧的增强件；
图5为本发明合成纤维缆绳的另一实施例的横截面图；
图6为本发明合成纤维缆绳的另一实施例的横截面图；
图7为本发明合成纤维缆绳的另一实施例的部分的横截面图；
图8为本发明合成纤维缆绳的另一实施例的部分的横截面图；
图9为本发明增强件的部分侧视图，和
图10为本发明的另一增强件的部分的侧视图。
具体实施方式
在全部附图中相同的或者功能相同的构件，只要没有特别指出不同，用相同的附图标记标示。所述附图并不是按比例绘制的。
如图1所示，在竖井1内被导向的轿厢悬挂在用于曳引的本发明的合成纤维缆绳3上，所述合成纤维缆绳优选包括芳族聚酰胺纤维并在一个与驱动电机4连接的主动轮5上运行。缆绳端连接件6位于轿厢2上，合成纤维缆绳3的一端被固定在缆绳端连接件6上。合成纤维缆绳3的另一端以相同的方式固定在配重7上，所述配重7同样在竖井1内被导向。所示的设置涉及的是1∶1绕法的特点在于，由于本发明的合成纤维缆绳3仅绕在唯一一个主动轮5上，所以它仅在一个方向上被弯曲，而不像例如2∶1绕法的情况在另一个轮上被换向。
合成纤维缆绳的低重量实现的优点是，在电梯设备中可以部分或完全省去通常的补偿缆绳。因而与习用的钢丝缆绳相比，可以增大电梯设备的最大提升高度或者在缆绳尺寸相同的情况下，可以增大最大允许载荷。
尽管使用了合成纤维缆绳，但在必要时也可以备有补偿缆绳。这种补偿缆绳的第一端以同样的方式连接在轿厢2的底端，从此处补偿缆绳例如在设置在竖井底部10的换向滚上被换向，并被接在配重7上。
图2中示出用于电梯设备的第一合成纤维缆绳3。所述合成纤维缆绳3包括至少两根缆绳14和15，所述缆绳由合成纤维绳股20、22、24或20、21、23制成，所述缆绳用于吸收纵向上的力。所述缆绳14、15沿合成纤维缆绳3的纵向以一定的间隔19相互平行设置。缆绳14、15被一个共同的缆绳护套17相互防扭固定。缆绳护套17在两个缆绳之间形成与合成纤维缆绳3的纵向平行伸展的连接桥件18。根据本发明，合成纤维缆绳3包括用于机械增强缆绳护套17的增强件9。在图中所示的实施例中，增强件9设置在连接桥件18的范围内并平行于缆绳3的纵向16伸展。
通常适于增强结构的材料用作所述增强件的材料，例如芳族聚酰胺、聚酯、玻璃纤维、碳纤维等。
如在本文开始所提及的欧洲专利申请EP1061172A2中所述，与本发明相结合可以采用双缆绳用作合成纤维缆绳3。这种双缆绳由两根以一定间隔相互平行设置的合成纤维缆绳14和15构成，所述合成纤维缆绳14和15的相互位置并防扭地利用一共同环围它们的缆绳护套17被固定。缆绳14、15是对绳股一级或多级扭绞制成的扭绞缆绳，其中在最后级，绳股20、21、22、23、24在两层或多层25、26、27、28中相互扭绞在一起。根据本发明，两个合成纤维缆绳14、15的扭绞方向相反，通常用用“S”和“Z”表示扭绞方向。以螺旋线状伸展的扭绞表示“S”旋绞方向，所述扭绞方向与字母“S”的形状相符。相应地以“Z”扭转的扭绞也是这样。
在缆绳14中例如以S扭转将芳族聚酰胺纤维构成的缆绳纱线扭绞成绳股，再以Z扭转对绳股22、24进行扭绞。在第一绳股层26中，将五根以Z-扭转扭绞成的绳股22围绕芯股20以S-扭转进行扭绞。另外五根这种绳股22与五根直径较大的以Z扭转扭绞成的绳股24平行扭绞成第二绳股层28。它们共同构成一根扭绞的两层股绳，即以S扭转的缆绳14。
在所示实施方式中，缆绳1 5的结构与缆绳14相同；当然，具有相反的扭转方向“S”和“Z”。例如在缆绳15中，以“Z”扭转将合成纤维绳纱线扭绞成绳股21、23，并以S扭转对绳股21、23进行扭绞。以S扭转的所述绳股21、23在两层25、27中以Z扭转扭绞成缆绳15。
在第二绳股层27中，直径较大的绳股23大致位于对其进行支撑的第一绳股层25的“谷”内，同时五根绳股21位于对其支撑的第一绳股层25的“峰”上并填充了相邻的直径较大的绳股23之间的间隙。采取此方式可以实现双层平行扭绞缆绳14、15几乎为圆柱形的外部轮廓。
如图2所示，由塑料制成的缆绳护套17对缆绳14和15的整个外圆周进行包覆。下述合成材料特别适于用作缆绳护套：橡胶、聚氨酯、聚烯烃、聚氯乙烯或聚酰胺。可弹性变形的塑料材料优选喷涂或挤塑在缆绳14和15上和接着在后者上对塑料材料加压。采用此方式缆绳护套材料从外部进入在外圆周上的绳股22、24之间的间隙内并将所述间隙充满。因此形成的缆绳护套17与缆绳14和15之间的连接非常牢固，所以在缆绳14、15的绳股22、24与缆绳护套17之间出现的相对移动是非常微弱的。缆绳护套17用一个连接桥件18构成两根扭绞缆绳14、15之间的间隔19，所述连接桥件18作为扭矩桥可以消除缆绳14、15在合成纤维缆绳3的纵向应力的情况下产生的、由于缆绳结构决定的反向扭矩并因而在合成纤维缆绳3的整个截面上所有右向绳股分量的总合与所有左向绳股分量的总和之间的扭矩平衡。
本发明的合成纤维缆绳3包括至少一个作为缆绳护套17的构件的细长形的增强件9，所述增强件9与合成纤维缆绳3的纵向平行。在图2中所示的实施例中，缆绳护套17与两个缆绳14、15一起形成一个哑铃状结构。所述细长形的增强件9的形状使其可以嵌入连接桥件18上的凹槽内。增强件9可以设置在缆绳护套17上或者与后者结合成一体。优选增强件9对称地设置在连接桥件9范围内的两个相对的凹槽内。最好增强件由芳族聚酰胺制成，所述增强件将改善整个合成纤维缆索3的横向强度。
在图3所示的第二实施例中，合成纤维缆绳30(双缆绳)由两根相互反向扭转“S”、“Z”的扭绞缆绳31、32构成，所述缆绳31、32防扭并以其平行间隔的位置被一个共同的缆绳护套33相互固定。除缆绳31、32的不同的扭转方向“S”、“Z”之外，双缆绳30以缆绳纵轴(缆绳纵轴垂直于附图平面)为基准相互对称。在所示例子中，缆绳31和32分别由三组具有不同直径的绳股35、36、37构成。在合成纤维缆绳30的所有的绳股35、36、37中的纱线数量相同，并取决于要制造的缆绳31、32的所需直径。在本实施例的缆绳3 1中将三根具有Z扭转的绳股35以S-扭转扭绞成缆绳芯。另外三根绳股36环绕该缆绳芯在平行扭转地被扭绞，所述绳股贴靠在缆绳芯的外轮廓上。最后用第三组的绳股37对位于缆绳31外圆周上的相互扭绞的绳股35、36之间间隙进行填充。所述绳股37同样平行地并以螺旋线形被扭绞在缆绳31上。缆绳32的结构与缆绳31的区别仅在于其芳族聚酰胺纱线和绳股的扭转方向分别反向为“S”、“Z”。
根据本发明，设置有两个细长形的增强件34，所述增强件34平行于合成纤维缆绳30的纵向。所述细长形的增强件34构成缆绳护套33的一个组成部分并在连接桥件范围内与护套结合成一体，从而使合成纤维缆绳30具有一个基本为椭圆形的截面。
在图4中以夸张的方式示意示出，在本发明的合成纤维缆绳的另一个实施形式中具有一个细长形的增强件49，所述增强件49设置在合成纤维缆绳43的一侧，该侧在合成纤维缆绳43环绕电梯设备的主动轮45时具有较大的弯曲半径。在合成纤维缆绳43的该外侧，缆绳环绕主动轮45运行时，将受到拉伸，所述拉伸被增强件45限制在不会对合成纤维缆绳43造成损害的允许的最大牵引值上。该单侧设置增强件的实施方式特别适于如图1中所示的采用1∶1绕法的电梯设备。
图5为合成纤维缆绳50的一个实施方式的剖视图，其中软管形的护套对缆索53的哑铃状的缆索护套进行包覆。出于简单起见，图5中没有详细示出缆绳53护套和缆绳53的内部部件。
图6为合成纤维缆绳60的另一实施方式的剖视图。增强件69卷绕在缆绳63的哑铃状缆绳护套上，并在一个范围内形成搭接68，所述搭接68沿合成纤维缆绳60的整个纵轴延伸。出于简单起见，在图6中同样也没有详细示出缆绳护套和缆绳的内部部件。搭接68优选设置在一个凹槽附近。因此保证了，搭接68对应于两个哑铃端略向后回缩，并且仅有较少的部分露在外面。
根据图7中以局部断面图示出的另一种实施方式，合成纤维缆绳70具有一个带有纤维71的内部范围。所述纤维71被一增强件79包覆。增强件79优选采用喷涂或挤塑并接着加压处理而成。因此增强件79的材料从外部进入位于外圆周上纤维71之间的全部间隙中，并将其填充。以这种方式，实现了其内部连接。也可以用纤维材料对纤维71进行环绕，所述纤维材料经浸渍处理之后形成增强件79。用缆绳护套77对增强件79进行包覆，所述缆绳护套77优选具有与增强件79的内部连接。
根据图8中以局部断面图示出的另一实施方式，合成纤维缆绳80具有一个带有纤维81的内部范围。所述纤维81被一个缆绳护套87环围，增强件89作为一种中间层嵌入到缆绳护套87内或与后者结合成一体。而且在这种实施方式中，最好缆绳护套87和增强件89具有相互的内部连接。
在所示的实施例中，为了实现在应力的情况下更好的动力传递以及更好的力的均衡，增强件优选与缆绳护套内部连接(如图2、3、4、5、6或7中所示)或形成缆绳护套的一体构件(如图8中所示)。
增强件优选为细长形，并在纵向上沿缆绳护套延伸。
在哑铃形的被包覆的合成纤维缆绳的另一个优选实施例中，增强件设置在连接桥件的范围内，所述连接桥件在平行并间隔设置的缆绳之间形成。
根据本发明，也可以可以相互以一定间隔，优选相互平行地设置两根以上的缆绳，并被一带有增强件的缆绳护套包覆。
根据另一实施形式，增强件包括与缆绳护套结合成一体的短纤维(例如玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维等)。
其它有益的实施方式的特征在于，增强件包括一个优选在不同方向交织的编织垫，或者包括一个优选具有无定向纤维的纤维垫，或者增强件包括一个由长丝制成的回纹状的绕卷，其中长丝优选相互以不同的角度设置。增强件也可以包括一个编成的长丝结构，其中长丝结构的长丝松紧不一地彼此交织。
根据本发明，缆绳护套可具有哑铃状，圆柱形，椭圆形，凹形，矩形或楔形截面形状。
在另一实施方式中，增强件的设计用于在缆绳护套允许形成裂隙(例如由于拉伸或疲劳)。但所述增强件可防止在缆绳护套上形成深度的裂隙，从而保证了缆绳作为整体的完整性。图8所示的实施方式特别适于控制裂隙的形成或限制裂隙的大小，其中增强件设置在缆绳护套内。因而可以将裂隙的形成限制在缆绳护套的外部范围。
本发明的增强的优选设计应使其不会或几乎不会形成在纵向上的增强。另外纵向力主要由合成纤维缆绳的合成纤维绳股吸收。本发明的增强优选用于提高抗交变弯曲强度(横向加载)和/或抗扭强度，或提高抗疲劳强度。
图2至8中所示的合成纤维缆绳特别适于被主动轮的驱动，其中主要利用摩擦配合实现主动轮与合成纤维缆绳之间的动力传递。
如下面对照不同的实施方式所述，皮带状的合成纤维缆绳的特征在于，主要是利用型面配合实现动力传递。为此，或者皮带状的合成纤维缆绳环绕其运行的主动轮上具有齿、榫舌或其它凸伸件，所述齿、榫舌或其它凸伸件与皮带状的合成纤维缆绳上的下凹啮合，或者皮带状的合成纤维缆绳具有一定数量的齿、榫舌或其它凸伸件，所述齿、榫舌或其它凸伸件与主动轮上的下凹交替作用。
根据本发明，皮带状的合成纤维缆绳至少具有一个细长形的增强件。所述增强件或者具有下凹，所述下凹与主动轮上的齿、榫舌或其它凸伸件交替作用，或者增强件具有齿、榫舌或其它凸伸件，所述齿、榫舌或其它凸伸件与相应设计的主动轮交替作用。
图9中示出第一细长形的增强件99。所示的增强件99具有多个均匀分布的凹槽91。增强件99可与合成纤维缆绳的缆绳护套内部连接，或者可以与缆绳护套结合成一体，但凹槽91必须可从外部可以接触到。图10中示出另一个细长形的增强件109。所示的增强件109具有一定数量的均匀分布的齿101。增强件109可与合成纤维缆绳的缆绳护套内部连接，或者可以与缆绳护套结合成一体，其中齿101从缆绳护套上凸伸出。
采用本发明的实施方式可以提高合成纤维缆绳的横向强度。因此特别是改善了交变弯曲效率。并可避免连接桥件的断裂或在连接桥件范围内出现薄弱点。
本发明可普遍应用于诸如吊车、货梯和客梯等提升机械，其中通过被驱动的缆绳传递动力。
Claims (10)
1. 合成纤维缆绳(3；30；43；50；60；70；80)，与主动轮(5；45)摩擦接合，由至少两根缆绳(14，15；31，32)构成，所述缆绳由合成纤维绳股(20-28；35-37；71；81)制成，所述缆绳用于吸收纵向(16)的力，并优选利用摩擦配合实现动力的传递，其中缆绳(14，15；31，32)彼此相距一定间隔(19)沿合成纤维缆绳(3；30；43；50；60；70；80)的纵向(16)设置，并被一个缆绳护套(17；33；77；87)固定，所述护套用于避免缆绳退捻和其结构发生变化，并在两根缆绳(14，15；31，32)之间形成一连接桥件(18)，其特征在于，合成纤维缆绳(3；30；43；50；60；70；80)包括一个或多个用于机械增强缆绳护套(17；33；77；87)的增强件(9；34；49；59；69；79；89；99；109)，所述增强件(9；34；49；59；69；79；89；99；109)中的一个增强件设置在合成纤维缆绳(3；30；43；50；60；70；80)的侧面，从而当合成纤维缆绳(3；30；43；50；60；70；80)围绕主动轮(5；45)弯曲时形成较大的弯曲半径。
2. 根据权利要求1所述的合成纤维缆绳(80)，其特征在于，增强件(89)是缆绳护套(87)的整体构件。
3. 根据权利要求1或2所述的合成纤维缆绳(3；30；43；50；60；70；80)，其特征在于，增强件(9；34；49；59；69；79；89；99；109)是细长形的，并且在纵向(16)沿缆绳护套(17；33；77；87)在连接桥件(18)的范围内延伸。
4. 根据权利要求1或2所述的合成纤维缆绳(60)，其特征在于，增强件(69)卷绕在缆绳护套上，或者增强件(59)以软管形式环围缆绳护套。
5. 根据权利要求1或2所述的合成纤维缆绳(3；30)，其特征在于，增强件包括一个或两个带状件(9；34；99；109)，所述带状件设置在连接桥件(18)的范围内。
6. 根据权利要求1或2所述的合成纤维缆绳(80)，其特征在于，增强件(89)包括与缆绳护套(87)结成一体的短纤维。
7. 根据权利要求1或2所述的合成纤维缆绳(3；30；50；60；70；80)，其特征在于，增强件(9；34；59；69；79；89；99；109)包括：
一个编织垫，所述编织垫优选在不同方向交织，或
一个纤维垫，所述纤维垫优选具有不定向的的纤维，或
一个由长丝制成的回纹状的绕卷，其中长丝优选相互以不同的角度设置，或
一个编织的长丝结构，其中长丝结构的长丝松紧不一地相互交织。
8. 根据权利要求1或2所述的合成纤维缆绳(50；60；70；80)，其特征在于，增强件(59；69；79；89)
设置于合成纤维缆绳(70)内部的各缆绳的纤维(71)与缆绳护套(77)之间，或
作为缆绳护套(87)中的层(89)，或
设置在合成纤维缆绳(50；60)的外部。
9. 根据上述权利要求1或2所述合成纤维缆绳(3；30；50；60；70；80)，其特征在于，增强件由芳族聚酰胺、聚酯、玻璃纤维、碳纤维或适于增强结构的材料制成。
10. 根据权利要求1或2所述的合成纤维缆绳，其特征在于，增强件(99；109)
具有一定数量的下凹(91)，所述下凹(91)用于与齿轮或主动小齿轮的齿或其它凸伸件交替作用，或
具有一定数量的齿(101)、榫舌或其它凸伸的件，所述齿、榫舌或其它凸伸的件用于与主动轮上的下凹交替作用，
其中主要利用型面配合实现动力传递。
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