CN101122097A - 电梯设备的皮带及其制造方法和具有这种皮带的电梯设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于电梯设备的皮带(12)，包括：第一材料的第一部分皮带(13)；具有至少一个抗拉载体(14)的抗拉载体配置，所述至少一个抗拉载体(14)布置在所述第一部分皮带中；以及第二材料的第二部分皮带(15)。所述第一材料包含热塑性塑料材料，用于承受并分配由抗拉载体引入到皮带中的局部区域压力。

Description

电梯设备的皮带及其制造方法和具有这种皮带的电梯设备
技术领域
本发明涉及用于电梯设备的皮带、这种皮带的制造方法和具有这种皮带的电梯设备。
背景技术
电梯设备包括电梯轿厢并通常包括配重，轿厢和配重可在电梯竖井中或者沿着自立式引导装置运动。为了产生运动，电梯设备包括至少一个驱动单元，驱动单元带有至少一个驱动滑轮，驱动滑轮通过一条或多条皮带来承载电梯轿厢和配重和/或将所需的驱动力传递到电梯轿厢和配重上。
在电梯轿厢和配重可以通过相同皮带连接的情况下，皮带在驱动滑轮或多个滑轮上引导，并且不仅用作支承装置，而且用作驱动装置。可选地，电梯轿厢和配重也可以通过单独的支承皮带承载并通过单独的驱动皮带驱动。
根据本发明的皮带可以用于上述功能中的每种功能，因而作为组合的驱动和支承皮带，作为支承皮带，其在至少一个转向滑轮(支承辊子)上运行并连接和承载电梯轿厢与配重，或者作为驱动皮带，其只有驱动功能并在至少一个驱动滑轮上运行。
用于电梯设备的这种皮带通常包括由弹性体构成的带体。为了传递张力，钢丝和/或合成材料绳线(cord)形式的抗拉载体嵌入在带体中。例如，绳线可以被构造成钢丝股线或钢丝缆线或者合成材料纤维绳。它们有益地布置在皮带截面的中轴上，在该中轴上在围绕皮带轮环绕时不产生张应力或压应力。
从EP1555234B1中得知根据分类的电梯设备，其中，皮带在面对驱动轮的牵引侧上具有肋配置，所述肋配置带有多个楔形肋，所述多个楔形肋在皮带的纵向上延伸并与驱动轮上相应的沟槽接合。由于皮带和驱动轮之间通过楔形肋或槽的倾斜的侧面发生接触的事实，所以对于相同的径向力从而对于相同的承载负载和皮带张力，皮带和驱动轮之间的压力增加，因而牵引能力或驱动能力增加。同时，有益的是，楔形肋在横向上引导驱动轮上的皮带。由于皮带含有较小直径的抗拉载体，所以可以使用具有相应的小直径的驱动轮和偏转轮。例如，驱动单元的驱动输出轴本身也可以被构造成驱动轮。
因此，下面统一称为驱动轮，所述驱动轮包括较大直径的传统驱动滑轮，还包括较小直径的驱动滑轮，特别是还包括电梯设备的驱动单元的驱动输出轴。尽管在下面的陈述中，不仅涉及驱动轮，而且涉及偏转轮，这些统称为皮带轮。
具有薄的抗拉载体的皮带以及小直径的皮带轮的使用使得在各个抗拉载体和包围各个抗拉载体的带体之间产生高的区域压力，在带体自身中也产生高的压缩应力和剪切应力。区域压力和/或带体中的所述应力可以达到存在损坏带体的风险的值。
由于对于相同的带负载，力传递表面的减小使得带体中的区域压力以及抗拉载体导致的应力增加，所以抗拉载体的直径越小这个风险越大。此外，带体上的切口效应随着抗拉载体直径的减小而被放大，相对于皮带和驱动轮之间所需的摩擦力、从带体到抗拉载体的所需的张紧力传递、以及皮带中期望的振动衰减或冲击吸收，带体通常由较软的弹性体制成，因而相对于所提及的负载特别敏感。
由于关于皮带轮的偏转以及从驱动轮到各个抗拉载体的张紧力的传递在带体的剪切和/或张紧变形下发生，所以由于上述的效应，可能产生磨损和/或包围抗拉载体的弹性体破裂和/或抗拉载体刺入弹性体的形式的带体损坏。
例如从US 7037578B2和DE 69401784T2中得知的皮带也存在这个风险。其中，抗拉载体也嵌入在软弹性体特别是聚氨酯(PU)、聚氯丁二烯(CR)或三元乙丙橡胶(EPDM)的基质中。
因此，由于由上述损害导致皮带破裂的情况的潜在风险太高，所以这样的皮带不能使用在对安全敏感的装置例如电梯设备中，或者只能有条件地使用。同样地，这样的皮带不能用于传递大的力，这是由于在这种情况下增加了这样的损坏的风险。
发明内容
因此，本发明的目的是产生一种降低了由于皮带断裂而导致失效的风险的电梯设备。本发明的另一目的是提供能够传递更大的力的用于这种电梯设备的皮带。本发明的又一目的是指出用于制造这种皮带的方法。
为了实现这些目的，通过使其具有特征开发了根据权利要求1的前序部分的皮带，根据权利要求7的前序部分的制造方法以及根据权利要求14的前序部分的电梯设备。
根据本发明实施例的电梯设备的皮带包括第一材料的第一部分皮带，具有至少一个抗拉载体的抗拉载体配置布置在所述第一部分皮带中，所述至少一个抗拉载体由钢丝或钢丝股线(strand)或钢丝缆线(cable)构成；以及第二材料的第二部分皮带，所述第二材料与所述第一材料不同。
根据本发明，所述第一材料包括至少一种热塑性塑料材料。优选地，这种热塑性材料为聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)或聚氯乙烯(PVC)。同样，所述第一材料也可以包括两种或更多种热塑性塑料材料的混合物，所谓的聚合共混物。为了增强强度，所述第一材料还可以包含添加剂，尤其是纤维例如碳纤维或玻璃纤维。同样，所述第一材料可以包括由热塑性塑料材料构成的织物。
通过抗拉载体配置在由第一热塑性材料构成的第一部分皮带中的配置，特别适于此目的的这个第一材料承受法向和切向作用于抗拉载体表面的力并将基本上分布于整个连接区域的这些力传递到第二部分皮带。从而增加了将力从抗拉载体引入到第二部分皮带中的区域，使得作用在其上的应力特别是压应力和剪切应力减小。同时，减小了第二部分皮带上的切口效应。
因而有益地，可以相对于第二部分皮带的功能，特别是与驱动轮摩擦锁定接触、振动和冲击的衰减和/或环绕皮带轮所需的弹性，来选择第二部分皮带的第二材料。同时，由于皮带中的抗拉载体产生的区域压力和应力初始由第一部分皮带承受，可以相对于存在的负载适当地选择第一部分皮带的第一材料，所以可以增加由抗拉载体传递的力，从而可以增加可允许的皮带负载。由抗拉载体传递到带体的负载可以分布在第一部分皮带中，使得在第二部分皮带相对于第一部分皮带的连接表面处作用在第二部分皮带上的最大区域压力和压应力减小。
优选地，第一部分皮带形成得较薄，使得虽然它的硬度较大，但是不显著削弱弯曲时皮带的弹性。有益地，第一部分皮带的厚度等于皮带的总厚度的至多60％，优选地至多40％，特别优选地至多30％。
为了确保第一材料的第一部分皮带长期经受住由抗拉载体的负载导致的较大的局部区域压力、压应力和剪切应力，第一材料优选地具有下面的材料特性值(在常温下)：
根据DIN 53455或ISO 527的最低屈服应力：            45N/mm2
根据DIN 53455或ISO 527的最小断裂伸长：            45％
根据DIN 53456或ISO 2039(H358/30s)的最小压痕硬度： 30N/mm2
优选：                                            50N/mm2
特别优选：                                        70N/mm2
在具有这些特性值的材料中，即使在大的负载下，抗拉载体也不刺入或者只略微刺入。它们也经受得住出现的压应力和/或剪切应力，而不出现不许可的大的变形、磨损或破碎。
同样形成远离牵引表面的带背面的第一材料的摩擦系数优选地也较小。从而减小了环绕没有纵向槽的偏转轮期间在偏转轮和皮带之间产生的摩擦力，该摩擦力必须被克服以便在偏转轮上侧向引导皮带。结果，降低了例如由偏转轮的引导凸缘产生的皮带的不利的侧面摩擦负载，因而也降低了电梯设备的所需的驱动功率，并增加了皮带的服务寿命。
在有益的实施例中，为此目的，根据本发明的皮带可以具有皮带后侧的涂层，所述涂层的材料具有比第一材料低的摩擦系数和/或高的耐磨性。所述抗拉载体配置包括至少一个，但优选多个，基本上平行的抗拉载体，特别是，所述抗拉载体能够布置在所述皮带的纵向上。由于应用第二材料时抗拉载体已经固定在第一材料中，所以在稳定的第一部分皮带中的根据本发明的抗拉载体的配置便于在制造过程中在位置上校正其配置。抗拉载体可以被构造成单线或者优选地由股线(strand)或缆线(cable)构成，其中，所述股线或缆线由钢丝制成。在特别优选的构造中，抗拉载体配置中的抗拉载体被布置在整个皮带的中轴中或者被布置在整个皮带的中轴附近，在绕着皮带轮特别是驱动轮偏转时所述轴中没有出现拉应力或压应力。
所述皮带的第二部分皮带优选地设置成与电梯设备的驱动轮配合。在有益的实施例中，为此目的，在牵引表面中形成至少一个楔形肋，所述楔形肋与驱动轮的运行表面中相应的相应的、基本上互补的槽接合。优选地，为了提高牵引能力或者为了改进皮带轮上的皮带的侧向引导，可以彼此相邻地形成多个楔形肋。这些肋不是必须连接到一起。第二部分皮带的布置在第一部分皮带上的分隔开的楔形肋可以有益地对驱动轮的各个槽相对于彼此的位置偏差提供补偿。另一方面，在与第一部分皮带的连接表面上的相邻的肋之间延伸的至少更薄的连接腹板有益地增加了这个连接表面，因而增加了第一部分皮带和第二部分皮带之间的连接强度。
在有益的实施例中，楔形肋具有基本上梯形形状的截面，如在它的两侧之间测量的，所述截面的侧面角为60°到120°。其它的截面形状例如三角形截面也是可以的。
在有益的实施例中，皮带的牵引表面具有涂层，所述涂层与电梯设备的驱动轮的运行表面具有限定的摩擦系数。这个摩擦系数可以高于第二材料的摩擦系数，从而例如提高牵引能力。可选地，这个摩擦系数也可以低于第二材料的摩擦系数。一方面，这降低了牵引表面的磨损，并且特别是在一个或多个楔形肋形成在牵引表面上的情况下，可以消除楔形肋堵塞在皮带轮的槽中的风险。
用于第二部分皮带的第二材料优选地包括弹性体，特别是聚氨酯、聚氯丁二烯或三元乙丙橡胶，或者两种或多种弹性体的混合物。第二部分皮带的那种弹性体足够柔软，以环绕更小直径的皮带轮。同时，这样的第二材料以公知的方式有益地衰减皮带中的振动和冲击。同时，在与驱动轮的运行表面配合期间，由于这样的第二材料的弹性特性，所以它经得住在皮带中产生的剪切变形以用于传递拉力。
由于根据本发明各个抗拉载体的大的局部区域压力被较硬的第一材料吸收，并在连接表面上将更均匀且更小的区域压力传递到第二材料，因此可以为第二部分皮带选择较软的第二材料，有益地，所述第二材料在室温下具有的硬度小于95肖氏(Shore)(A)，优选地小于90肖氏(A)，特别优选地小于85肖氏(A)。
根据本发明的一个实施例的皮带优选地以下面的步骤制造。首先用第一材料制造第一部分皮带。有益地，这通过挤压热塑性塑料材料来执行，从而能够尽可能均匀、经济且不间断的进行生产。
在最初形成第一部分皮带(挤压工艺)期间，已经可以将抗拉载体布置在第一部分皮带中，为此目的，在挤压工艺期间，各个抗拉载体被供给第一部分皮带，以这样的方式，使得抗拉载体至少在面对第二部分皮带的一侧被第一材料完全包围。
优选地，抗拉载体完全被第一材料包围。然而，为了实现这个目的，根据本发明，只要抗拉载体的面对第二部分皮带的侧面被第一材料从第二皮带分隔开就足够了。在本发明的另一实施方式中，可以首先制造第一部分皮带，接着将各个抗拉载体布置在第一部分皮带的远离与第二部分皮带连接的表面的一侧上。为此目的，在这个远离的一侧上，第一部分皮带可以有益地具有用于根据位置校正抗拉载体的定位的槽。在这种情况下，可以通过随后热处理热塑性材料或通过添加粘合剂来执行将抗拉载体固定在第一部分皮带的槽中的步骤。然而，布置在第一部分皮带的远离第二部分皮带的一侧的区域中的抗拉载体也可以通过第三部分皮带固定于第二部分皮带处，所述第三部分皮带例如通过粘合和/或挤压而与第一部分皮带的所述侧面相连，以这样的方式，所述抗拉载体固定在第一部分皮带和第三部分皮带之间。
在另一步骤中，用第二材料制造第二部分皮带，并与第一部分皮带固定地连接。优选地，这可以通过将第二部分皮带挤压到第一部分皮带上来进行。在那种情况下，也可以有益地形成第二部分皮带的牵引表面的楔形肋。
同样，第二部分皮带也可以粘合到第一部分皮带。在特别优选的实施例中，为了这个目的，第二材料含有粘合剂，在挤压到第一部分皮带上时，通过热粘合来产生第二部分皮带和第一部分皮带之间的固定连接。
在第二部分皮带的制造或后续工艺中，第二部分皮带的牵引表面的有益涂层可以被涂敷在牵引表面上。因此，在第二部分皮带的挤压期间，合成纤维织物、另一弹性体层、棉绒层和/或例如含有聚酰胺的热塑性层可以布置在第二部分皮带的牵引表面上，其中，所述涂层有益地与另一可成形的第二材料固定地连接。
根据本发明的电梯设备包括：电梯轿厢；具有至少一个驱动轮的驱动单元；以及皮带配置，其具有至少一个根据本发明实施例的皮带。有益地，所述皮带配置也可以包括根据本发明一个或多个实施例的多个皮带，所述多个皮带可以以例如机械的确定(positive)方式固定地或可释放地连接到一起。这使得可以用易于处理的多个较窄的皮带在就地构成较宽的皮带配置。在优选实施例中，驱动轮或多个驱动轮具有与第二皮带的牵引表面基本上互补的楔形肋轮廓。
附图说明
从从属权利要求和下面描述的实施例中，另外的目的、特征和优点是明显的。为此：
图1示出了根据本发明实施例的皮带的截面；
图2示出了根据本发明实施例的电梯设备的平行于电梯轿厢前面的截面；和
图3示意性示出了安装在电梯竖井中的带有皮带的电梯系统的截面。
具体实施方式
图1示出了根据本发明实施例的皮带12的截面。这包括热塑性塑料材料(在实施例中为聚酰胺)的第一部分皮带13。第一部分皮带13通过挤压来制造，其中，在第一部分皮带13的制造过程中，由多股标准的钢丝构成的抗拉载体14被供给第一部分皮带13，使得抗拉载体14完全包括并固定在完成的第一部分皮带13中。然后，弹性体(在实施例中为聚氨酯)的第二部分皮带15被挤压到第一部分皮带13上。在那种情况下，第二部分皮带15的远离第一部分皮带的一侧被构造成牵引表面，所述牵引表面被设置成与在其运行表面上具有楔形肋轮廓的驱动轮4.1(见图2)配合。为了这个目的，第二部分皮带15的牵引表面具有楔形肋15.1，楔形肋15.1的侧边包括90°角γ。在两个部分皮带之间的连接表面上，楔形肋15.1通过在相邻的肋之间延伸的较薄的连接腹板16连接到一起，由此，增加了两个部分皮带之间的连接的强度。
在没有示出的实施例中，为了降低摩擦系数，牵引表面设置有薄的聚酰胺涂层。然而，由于楔形肋15.1产生足够的牵引能力，其中，有益的是，聚酰胺涂层减小了牵引表面的磨损并降低了皮带12阻塞在驱动轮4.1中的风险。
为了使各个元件清晰，在图1中(未按比例)示出了第一和第二部分皮带与抗拉载体之间的尺寸比。第一部分皮带13实际上比第二部分皮带15薄，并且其厚度刚好足以完全包围抗拉载体14以及足以尽可能均匀地将这引起的应力传递到第二部分皮带。由较厚但更有弹性的第二部分皮带15和弹性较小但更薄的第一部分皮带13构成的皮带12因而总体上具有足够的弹性，以更贴近地环绕皮带轮4.1、4.2和4.3(见图2)。
图2示出了根据本发明另一实施方式的皮带12的截面。相似地，这包括热塑性塑料材料的第一部分皮带23和弹性体的第二部分皮带25，第二部分皮带25挤压在第一部分皮带13上并形成带有多个楔形肋25.1的牵引表面。与图1中所述的皮带12相比，在图2所示的皮带22的情况下，楔形肋在它们的梯形或楔形接触部分28与第一部分皮带23之间具有基本上矩形的基座部分29，基座部分29包括整个第二皮带25的高度的至少20％。楔形肋25.1，即它们的基座部分29通过中间的间隔26相互完全分开。这种实施方式的优点在于，楔形肋25.1的梯形或楔形接触部分28横向于皮带22的纵向相对于彼此可弹性移位，使得楔形肋配置能够总体上弹性地适应相应的皮带轮的楔形肋轮廓，其中，楔形肋的形状和/或相互间隔在允许的限度内偏离皮带的楔形肋的形状或间隔。对于驱动轮和皮带之间的牵引能力、皮带和皮带轮的服务寿命以及整个皮带驱动的噪声输出，这个实施方式具有优点。
在图2中，如前面已经描述地那样，另外地示出了皮带22的实施方式，其中，抗拉载体14位于第一部分皮带23的槽27中。在示出的实施方式中，在插入抗拉载体14之后，槽27已被热变形以使得抗拉载体稳定地固定在第一部分皮带中。
图3示意性示出了带有皮带12的安装在电梯竖井1中的电梯系统的截面。电梯系统包括：驱动单元12，固定在电梯竖井1中，带有驱动轮4.1；电梯轿厢3，在轿厢导轨5上引导，带有装配在轿厢地板6之下并且为轿厢支承辊4.2的形式的偏转轮；配重8，在配重导轨7上引导，带有为配重支承辊4.3的形式的另一偏转轮；以及皮带12，用于电梯轿厢3和配重8，将驱动力从驱动单元2的驱动轮4.1传递到电梯轿厢和配重。
皮带12的在驱动轮4.1下面的一个端部张紧在第一皮带固定点10处。从这个第一皮带固定点10，皮带12向下延伸到配重辊4.3，环绕配重辊4.3并从其延伸到驱动轮4.1，环绕驱动轮4.1并在配重侧沿着轿厢壁向下延伸，在电梯轿厢的两侧以90°环绕装配在电梯轿厢3的下面的各个轿厢支承辊4.2，并沿着远离配重8的轿厢壁8向上延伸到第二皮带固定点11。
驱动轮4.1的面可以布置成与配重侧的轿厢壁成直角，并且它的垂直投影(projection)可以位于电梯轿厢3的垂直投影的外侧。因而优选的是，驱动轮4.1具有小的直径，使得左边轿厢壁和电梯竖井1的与所述左边轿厢壁相对的壁之间的间隔可以尽可能地小。此外，小的驱动轮直径使得可以使用驱动扭矩较小的无齿轮驱动马达作为驱动单元2。
驱动轮4.1和配重支承辊4.3在它们的外围设置有槽，所述槽的形状与皮带12的肋15.1基本上互补。这里，皮带12环绕皮带轮之一4.1或4.3，出现在它的牵引表面上的肋位于皮带轮的相应的槽中，由此，确保了在这些驱动轮上很好地引导皮带。此外，通过用作驱动轮的皮带轮4.1的槽和皮带12的肋之间产生的楔作用改进了牵引能力。
在另一实施方式(未示出)中，皮带12的滑动表面和轿厢支承辊4.2也具有相应的楔形肋。为此目的，在另一实施方式(未示出)的情况下，如同第二部分皮带的具有楔形肋的由聚氨酯构成的第三部分皮带被布置在第一部分皮带13的远离第二部分皮带15的一侧上。由于皮带在它的面对轿厢支承辊4.2的侧面上也具有肋，所以与传统的电梯设备相比，从而给出了环绕电梯轿厢3下面的轿厢支承辊4.2的在轿厢支承辊4.2和皮带12之间的侧向引导。为了进一步改进皮带的侧向引导，在轿厢地板6处装配两个设置有槽的引导辊4.4，辊的槽与皮带12的肋配合，作为侧向引导。

Claims (14)

1.一种用于电梯设备的皮带(12；22)，包括：
第一材料的第一部分皮带(13)；
具有至少一个抗拉载体(14)的抗拉载体配置，所述至少一个抗拉载体(14)布置在所述第一部分皮带中；以及
第二材料的第二部分皮带(15；25)，
其特征在于，所述第一材料是热塑性塑料材料或者含有热塑性塑料材料，并且所述抗拉载体(14)由单钢丝构成，或者由钢丝股线或钢丝缆线构成。
2.根据权利要求1所述的皮带(12；22)，其中，所述第一材料选自下面的材料组中的一组：
聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)或者
含有上述材料之一的聚合共混物或者
由所述材料之一构成的织物。
3.根据权利要求1或2所述的皮带(12；22)，其中，所述第一材料在室温下的最低屈服应力根据DIN 53455或ISO 527为45N/mm2。
4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的皮带(12；22)，其中，所述第一材料在室温下的最小断裂伸长根据DIN 53455或ISO 527为45％。
5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的皮带(12；22)，其中，所述第一材料在室温下的最小压痕硬度根据DIN 53456或ISO 2039(H358/30s)为30N/mm2，优选50N/mm2，特别优选70N/mm2。
6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的皮带(12；22)，其中，所述第一部分皮带(13；23)的厚度至多为所述皮带的总厚度的60％，优选至多为所述皮带的总厚度的40％，特别优选至多为所述皮带的总厚度的30％。
7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的皮带(12；22)，其中，所述第二部分皮带(15；25)具有用于与所述电梯设备的驱动轮配合的牵引表面，在所述牵引表面中形成至少一个楔形肋(15.1；25.1)。
8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的皮带(12；22)，其中，所述第二部分皮带(15)的所述牵引表面具有用于与所述电梯设备的驱动轮(4.1)配合的涂层，所述涂层相对于所述驱动轮(4.1)的运行表面具有限定的摩擦系数，特别是比所述第二材料高或低的摩擦系数。
9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的皮带(12；22)，其中，所述第二材料包括弹性体，特别是聚氨酯(PU)、聚氯丁二烯(CR)和/或三元乙丙橡胶(EPDM)。
10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的皮带(12；22)，其中，所述第二材料在室温下的硬度小于95肖氏(A)，优选地小于90肖氏(A)，特别优选地小于85肖氏(A)。
11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的皮带(22)，其中，
至少两个楔形肋(25.1)，每个具有梯形或楔形的接触部分(28)和基本上矩形的基座部分(29)，
所述矩形基座部分(29)布置在所述接触部分(28)和所述第一部分皮带(23)之间，并包括所述第二部分皮带(25)的高度的至少20％，并且
所述基座部分(29)通过中间间隔(26)相互完全隔开。
12.根据权利要求1至11之一所述的皮带(12；22)的制造方法，包括以下步骤：
特别是通过挤压用第一材料来制造第一部分皮带(13)；
用第二材料来制造第二部分皮带(15)；以及
连接第一部分皮带和第二部分皮带。
13.根据权利要求12所述的制造方法，其中，所述第二部分皮带被挤压到所述第一部分皮带上和/或被热粘合到所述第一部分皮带上。
14.一种电梯设备，具有：电梯轿厢(3)；带有驱动轮(4.1)的驱动单元(2)；以及皮带配置，所述皮带配置具有至少一个根据权利要求1至权利要求11之一所述的皮带(12；22)。
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