CN101195970B - 合成纤维绳、监控其使用寿命的方法、具有其的电梯 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种合成纤维绳，由于股线的指示器纤维具有能够失去导电性的高概率并且由此检测到的缆索磨损，因此合成纤维绳可以使用到失效的极限，由此更充分地挖掘了新型悬挂装置的经济潜力，并且由此用户可以根据要求设定绳磨损状态检测的敏感度，具有指示器纤维或者指示器丝的股线甚至在它们的响应性能中必须得到甚至更好的调整。具有指示器纤维或者具有至少一根指示器丝的股线的基体具有比其它股线基体更小的抗磨损性。

Description

合成纤维绳、监控其使用寿命的方法、具有其的电梯

技术领域

根据本发明的独立权利要求的限定，本发明涉及一种由布置在至少一层股线层内的股线构成的合成纤维绳，股线由扭绞丝构成且丝由合成纤维构成，至少一根股线具有至少一层指示器纤维的股线层或者至少一根指示器丝，用于监控绳的使用寿命。

背景技术

在专利申请EP 1371597A1公开的一种用作电梯悬挂装置的带鞘绳已经为人所知。该绳具有内股线层和外股线层，由多根扭绞的股线组成股线层，并且内股线层的扭绞的方向与外股线层扭绞的方向相反。内股线层的抗拉强度比外股线的抗拉强度大。每根股线由被扭绞且浸渍芳族聚酰胺的合成纤维组成。外股线层的使用寿命比内股线的使用寿命短。为了监控绳的目的，外股线层的单独股线设置有电传导线，每两根相邻的股线设置有彼此磨损的电传导线，由此能及时检测到绳的使用寿命的终止或绳子使用寿命的结束。

在专利EP 0731209A1公开的一种用作电梯悬挂装置的带鞘绳已经为人所知。该绳具有内股线层和外股线层，股线层由多根扭绞的股线组成，并且内股线层的扭绞方向与外股线层的扭绞方向相同。每根股线由扭绞并且浸渍芳族聚酰胺的合成纤维组成。为了监控绳的使用寿命或者合成纤维绳的磨损状况，在每种情况下，在股线层的一根股线内设置有电传导的碳纤维。在日常的操作中，总是会发生这样的情况，即碳纤维或者是由于过度的拉伸或者过量的反转弯曲次数而比股线的承载的芳族聚酰胺合成纤维突然折断或者断裂得早。在电压源的辅助下，可以确定突然折断的碳纤维的数量。只有某些百分比的碳纤维会失效，从而可以确定合成纤维绳剩下的承载能力。然后，电梯自动地驱动到预定的停止位置并且关闭开关。

发明内容

因此，本发明提出的目的是提供一种改进方案以解决了形成对于监控绳的使用寿命具有增加的敏感性的合成纤维绳的问题。

根据本发明的一个方面，提出了一种由布置在至少一层股线层内设置的股线组成的合成纤维绳，股线由扭绞丝组成且丝由合成纤维组成，至少一层股线层的至少一根股线具有指示器纤维或者至少一根指示器丝，用于监控绳的使用寿命，其中具有指示器纤维或者至少一根指示器丝的所述股线具有比其它股线更小的抗磨损性；且具有指示器纤维或者至少一根指示器丝的股线的基体具有比其他股线的基体更小的抗磨损性。

有利地，具有指示器纤维或者具有至少一根指示器丝的股线的基体使用软化剂浸渍。

有利地，具有指示器纤维或者具有至少一根指示器丝的股线的基体制成为具有比相邻的其它股线的基体更小的肖氏硬度。

有利地，具有指示器纤维或者具有至少一根指示器丝的股线的基体是通过热处理和/或通过添加分子来变劣的。

有利地，其它股线的基体使用添加剂浸渍，所述添加剂减少了相对于具有指示器纤维或者具有至少一根指示器丝的股线的摩擦。

有利地，具有指示器纤维或者具有至少一根指示器丝的股线的基体被定位成该股线的载荷吸收相对于相邻的其它股线的基体更高。

根据本发明的另一方面，提出了一种用于监控上述合成纤维绳的使用寿命的方法，其中股线通过指示器纤维被持久地监控。

有利地，为了监控指示器纤维，在绳的一端，指示器纤维连接到信号发射器，在绳的另一端，指示器纤维连接到信号接收器，并且信号发射器的发射信号通过信号接收器被测量，且在测量到的或者缺少的信号的基础上，评估指示器纤维的状况。

有利地，指示器纤维的监控通过光信号或者电信号进行。

根据本发明的再一方面，还提出了一种具有上述合成纤维绳的电梯。

具体实施方式

监控绳的使用寿命是所有合成纤维绳的基本问题，特别是用鞘包绕的这种绳。

根据本技术领域的现有状态，根据在绳内的负载状况，可以选择和设置碳纤维。该方法的一个缺点是应该被调整的(conditioned)参数不能够最佳的相互适配，悬挂装置必须过早地替换以致距离临界条件还有足够长的时间。在电梯的结构内，用作悬挂装置的合成纤维绳可以使用达到相对于正常的断裂强度的剩余断裂强度的60％到80％。该点实现得越精确，悬挂装置使用得越经济。

根据合成纤维绳申请的类型、申请的领域和安全要求，对监控合成纤维绳的指示器股线(indicator strands)的敏感度的需求增加。基于要求的精确的响应性能和再现性(reproducibility)是根据本发明的合成纤维绳的有益特性。已知的是，用作电梯的悬挂装置的合成纤维绳可以通过集成在绳的股线中的碳纤维丝得到持久地电监控(electrically monitored)。这具有的优点是，合成纤维绳在其整个长度上可以被监控，包括不可见的区域(例如，在绳槽内的区域)。合成纤维绳可检测绳内的磨损(abrasive wear)并且可靠地检测来自外部的损伤，从而通过持续连接到电梯控制器对电梯的使用者提供最大的安全性，在需要时该电梯控制器可以迅速并且毫不妥协地做出反应。

悬挂装置的现代监控要求相对于过去有了很大的提高。从而合成纤维绳可以使用到它的失效极限，由此可以更加充分地利用新型的悬挂装置的经济潜力，或者使用者可以设定他的要求所需要的绳的磨损状态的检测敏感度，具有指示器纤维的股线必须在其响应性能上得到甚至更好的调节，股线的指示器纤维具有很高的可能性基于反转弯曲的次数和剩余折断力而具有失去它们导电性，由此检测到绳的磨损。

指示器纤维或者指示器丝可以是任意形式的导电性的任何材料，例如导电的、具有光导特性(light conducting property)的纤维或者金属涂覆的技术纤维(technical fiber)、碳纤维等，直接接触的这些纤维比承载纤维磨损得快。

为了持久的监控，导电指示器纤维在绳端接触或者连接到仪器(instruments)。在一个绳端，指示器纤维连接到信号发射器，在另一个绳端连接到信号接收器。发射器信号通过信号接收器测量，指示器纤维的状况在测量或者缺失信号的基础上进行评估。EP0731209A1显示了通过电信号监控的指示器纤维的例子。

合成纤维绳由多根布置在不同层的扭绞股线组成，每根股线由扭绞丝(twisted yarn：或称为加捻丝)组成，丝由例如1000根合成纤维组成。原丝或者由不定向的合成纤维组成，或者是为了更好的可处理性，在工厂早已具有例如每米15转的保护性扭绞。一般而言，“纤维”是用于所有纺织纤维材料的与长度无关的通用术语。“细丝”(filament)是指化学纤维制造中使用的用于长度很大或实际上长度极长(endless)的纺织纤维的术语。股线内的丝的扭绞方向可以预见成单根纤维有利地与绳的拉伸方向或者绳的纵轴方向对齐。合成纤维绳可以由化学纤维构造，例如，芳族聚酰胺纤维或者相关类型的纤维，聚乙烯纤维，聚酯纤维，玻璃纤维等。合成纤维绳可以由一层或两层或三层，或超过三层的股线组成。至少一层股线层的至少一根股线具有指示器纤维或至少一根指示器丝，用于监控绳的使用寿命。

根据本发明，围绕设置有至少一根指示器纤维或者指示器丝的塑料(plastic)(也被称为基体(matrix))具有比其它股线的基体更低的抗磨损性。

在根据本发明的合成纤维绳内，围绕具有指示器纤维或者指示器丝的股线的基体材料或树脂由比相邻或者其它股线的基体材料(例如肖氏硬度等级为D)软的塑料(例如肖氏硬度等级为A)组成，由此，这些股线相对于不具有指示器纤维和指示器丝的股线具有更低的抗磨损性。作为这些软塑料的选择，基体材料可以浸渍有软化剂(softener)。为此，可以使用已知的软化剂。通过在弯曲过程中出现的相对于相邻股线的运动，具有指示器纤维的股线具有更差的磨损特性，由此引发股线中指示器纤维磨损早期出现和较早失效。具有指示器纤维或者指示器丝的股线起到想要的断裂点的作用。具有指示器纤维或者指示器丝的股线此后被称作“指示器股线”。根据选择的软化剂的类型和数量，磨损的增加可以得以控制。

酞酸酯(phthalate)和己二酸酯(adipate)是使得股线更软、横向刚性更低、抗磨损性更小的典型的软化剂。通过在指示器股线的基体上选择1％到30％的重量比，基体可以相对于相邻的股线更“软”，根据软化的程度，软化剂的量增加的越多，磨损性能越差。

另外，与指示器股线的基体材料相同的相邻股线或其他股线(没有指示器纤维或者指示器丝的股线)的基体材料可以利用添加剂浸渍，该添加剂减小了相对于指示器股线的摩擦。添加的添加剂的例子可以是蜡或者少量的特氟纶(相对于除了纤维量外的基体固体含量的1到3％的蜡或者5到15％的特氟纶粉末)。

进一步，与相邻的股线的基体材料相同的指示器股线的基体材料可以在制造过程中以这样的方式处理，即，使得塑料基体降解(degradation)直到硬度和抗磨损性减小。这通过在温度大于230℃且处理时间超过20秒的情况下对指示器股线进行温度处理来实现。由于温度的作用，对于材料特性所需的长的分子链分离到下面的程度：当冷却所述分子时所述分子不再完全重新结合。为了支持该处理，水分子被添加到股线基体，这防止了分子链的完全重新结合。作为替换，可以想到其它能够损害或防止重新结合的其它分子。基体的初始降解出现，该基体的初始降解使得抗磨损性迅速下降并由此引发了指示器纤维或指示器丝的失效。从而使得磨损保护以有目标的方式(in targeted manner)恶化。

指示器纤维或者指示器丝靠近股线的表面定位并且参与合成纤维或者合成纤维丝的螺旋结构。由于较软的股线基体，指示器纤维或指示器丝被磨损。在其它的承载股线受到影响之前，承载股线的持久的监控由此因为磨损被中断并且被检测到。这不仅保证了指示器股线由于不同的伸长对断裂伸长(breaking elongation)具有不同的性能，而且保证了由于基体的不同的硬度而产生了可靠的失效概率。(致断伸长(breakage extension)是纤维、丝或者股线到其断裂时的伸长。)

还存在下面的可能性：将指示器股线定位在多层合成纤维绳内，从而被吸收的载荷比在相邻股线中吸收的载荷更高。例如，在具有三层股线层的合成纤维绳内，两层内部同心的股线层吸收了更大比例的载荷，因为尽管一卷(length of lay)相对于最外层的长度是恒定的，但是相对于合成纤维绳的中间点的扭绞角度(angle of lay)恒定地减小。在铺设的绳内，股线要陡峭得多，结果基于层的不同，股线更短或更长。考虑到几何学上的限制，最里面的股线最短并且因此承受更大的载荷。因此，应该建议的是在两层内部股线层的各根股线内设置另外的指示器纤维或者指示器丝。在三层绳的情况下，中间股线层是优选的，因为由于不同的包围半径并且由此不同的弯曲速度，该层要承受更大的应力载荷。

另外，对于没有指示器纤维的股线的股线结构，可以使用具有优异动态反转弯曲能力(dynamic reverse bending capability)的合成纤维。对于指示器股线的指示器丝，指示器纤维(例如碳纤维)可以与动态反转弯曲能力逊于指示器股线的其它合成纤维的动态反转弯曲能力或者是没有指示器纤维的股线的动态反转弯曲能力的合成纤维(例如碳纤维)相结合。基于共聚体(例如苯二胺共聚体(copolyterephthalamide))，对于运行的悬挂装置的应用存在优异的合成纤维，在这些条件下较逊功能的纤维可以是聚对苯二甲酰对苯二胺树脂(poly-p-phenylenterephthalamide)。(动态反转弯曲能力是指在改变载荷下的反转弯曲能力。)

另外，对于指示器丝的结构，指示器纤维(例如碳纤维)可以与相对于指示器股线的其它合成纤维或者相对于没有指示器丝的股线的合成纤维具有更高弹性模量的合成纤维结合。对于与在指示器股线内的指示器丝相结合的合成纤维，可以使用例如具有弹性模量为100,000到120,000N/mm²的特瓦伦(Twaron)纤维。非指示器股线的其它纤维可以由例如具有76,000N/mm²的特克诺拉(Technora)纤维组成。

上面提到的用于监控绳的使用寿命的方法也可以组合。例如，抗磨损性可以通过改变股线基体来提供，同时，指示器丝可以由在应力方面逊于其它合成纤维的指示器纤维和合成纤维组成。

Claims (8)

1.一种由布置在至少一层股线层内设置的股线组成的合成纤维绳，股线由扭绞丝组成且丝由合成纤维组成，至少一层股线层的至少一根股线具有指示器纤维或者至少一根指示器丝，用于监控绳的使用寿命，

其特征在于：

具有指示器纤维或者至少一根指示器丝的所述股线具有比其它股线更小的抗磨损性；且

具有指示器纤维或者至少一根指示器丝的股线的基体具有比其他股线的基体更小的抗磨损性。

2.如权利要求1所述的合成纤维绳，

其特征在于：

具有指示器纤维或者具有至少一根指示器丝的股线的基体使用软化剂浸渍。

3.如权利要求1所述的合成纤维绳，

其特征在于：

具有指示器纤维或者具有至少一根指示器丝的股线的基体制成为具有比相邻的其它股线的基体更小的肖氏硬度。

4.如权利要求1所述的合成纤维绳，

其特征在于：

具有指示器纤维或者具有至少一根指示器丝的股线的基体是通过热处理和/或通过添加分子来变劣的。

5.如上述权利要求中的任意一项所述的合成纤维绳，

其特征在于：

其它股线的基体使用添加剂浸渍，所述添加剂减少了相对于具有指示器纤维或者具有至少一根指示器丝的股线的摩擦。

6.如权利要求1-4中的任意一项所述的合成纤维绳，

其特征在于：

具有指示器纤维或者具有至少一根指示器丝的股线的基体被定位成该股线的载荷吸收相对于相邻的其它股线的基体更高。

7.如权利要求5所述的合成纤维绳，

其特征在于：

具有指示器纤维或者具有至少一根指示器丝的股线的基体被定位成该股线的载荷吸收相对于相邻的其它股线的基体更高。

8.一种电梯，具有如前述权利要求中的任意一项所述的合成纤维绳。