CN104136357A - 提升装置的绳索，绳索配置，电梯以及用于提升装置的绳索的状况监视方法 - Google Patents

提升装置的绳索，绳索配置，电梯以及用于提升装置的绳索的状况监视方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及提升装置特别地客运电梯和/或货运电梯的绳索(10，20，30，40，50，60，70，80，90，100)，该绳索的宽度大于绳索横向的厚度，该绳索包括在绳索的纵向上的承载部分(11，21，31，41，51，61，71，81，91)，该承载部分包括在聚合物基质中的碳纤维加强的、芳族聚酰胺纤维加强的和/或玻璃纤维加强的复合材料，以及该绳索包括与承载部分(11，21，31，41，51，61，71，81，91)连接的一个或多个光学纤维和/或光纤束(2)，上述的光学纤维和/或光纤束(2)被层压在承载部分(11，21，31，41，51，61，71，81，91)内和/或上述的光学纤维和/或光纤束(2)被胶粘到承载部分(11，21，31，41，51，61，71，81，91)的表面上和/或上述的光学纤维和/或光纤束(2)被嵌入或胶粘到围绕承载部分(11，21，31，41，51，61，71，81，91)的聚合物封套中，涉及用于提升装置的绳索的状况监视方法。

Description

提升装置的绳索,绳索配置,电梯以及用于提升装置的绳索的状况监视方法
技术领域
本发明的目的是一种如权利要求1的前序部分中限定的提升装置的绳索，如权利要求11的前序部分中限定的绳索配置，如权利要求12的前序部分中限定的电梯，以及如权利要求16的前序部分中限定的用于提升装置的绳索的状况监视方法。
背景技术
电梯的电梯轿厢最普遍地通过包括一个或多个绳索的提升绕绳运动。为了确保安全性和可用性，提升绕绳必须保持在良好的状况。提升绕绳最普遍地在它的端部被固定到建筑物和/或到电梯轿厢和到配重，取决于悬挂比以及另外取决于绕绳的类型。关于电梯的操作，提升绕绳与它的绳索随着电梯轿厢运动而运动。电梯轿厢和提升绳索的运动速度最普遍地通过牵引槽轮控制，提升绳索还被导引以借助于转向滑轮经过希望的路线。随着时间的过去尤其是由于由它们的导引和由牵引槽轮接触以及由重复弯曲和张应力产生的疲劳在提升绳索中引起磨损。
电梯的悬挂绕绳的绳索，包括电梯的超速调节器绳索，通常由金属制造而成。现有技术中已知的还是其中使用提升绕绳的电梯，所述提升绕绳包括具有承载复合材料部分的绳索。这类解决方案提供在例如公布号WO2009090299中。电梯的超速调节器绳索是圆形横截面形状的螺旋绳索，该绳索的力传递部分是金属材料的。在根据现有技术的解决方案中的问题是与它的质量有关的技术的力特性使得绳索的质量增加得较大。当在电梯轿厢中产生加速或减速时，相应的速度变化必须也在超速调节器绳索中产生。为此消耗的能量的大小取决于绳索的质量。又一个问题是金属绳索的蠕变。
现有技术中已知的是，电梯的现有技术绳索的状况可通过视觉进行评估。一个问题，尤其地，是需要单独评估电梯的所有绳索的状况。问题还由这样的事实引起：难以在视觉上觉察电梯的涂覆绳索的状况。
已经努力通过一种方法来解决与根据现有技术的复合材料构造的电梯绳索有关的状况监视的问题，在所述方法中，绳索的一个承载部分被布置成比其他承载部分对与弯曲部数目有关的损坏更敏感，在所述方法中，对所述损坏最敏感的承载部分的状况被监视。
然而，存在与所述方法的可靠性有关的问题并且不可能通过所述方法获得与电梯绳索的磨损有关的定量数据。
发明内容
本发明的目的尤其是要消除上述的现有技术的解决方案的缺点。本发明的目的是要改进提升装置更特别地客运电梯和/或货运电梯的复合材料结构的绳索的状况监视。
本发明的目的尤其是要实现一个或多个以下优点：
-实现电梯的安全绳索和具有安全绕绳的电梯。
-实现有效且可靠的状况监视方法，通过该方法还可实现与绳索的状况有关的定量数据。
-实现了从状况监视的视角看是有利的电梯绳索、用于电梯绳索的状况监视方法以及电梯。
-实现了一种电梯的绳索，该绳索相对于它的自重是重量轻的且具有高的抗拉强度和抗拉刚性。
-实现了一种电梯的绳索，该绳索具有与高的操作温度结合的高导热率。
-实现了一种电梯的绳索，其具有简单的、带状的结构且制造简单。
-实现了一种绳索，该绳索包括一个直的或许多基本上平行的直的承载部分，在该情况下，弯曲特性是有利的。
-实现了一种具有重量轻的绕绳的电梯。
-实现了一种电梯和电梯的绳索，其中运动和加速质量以及轴载荷小于以前的。
-实现了一种电梯和绳索，其中没有绳索的不连续性或间歇性，由此，电梯的绳索就振动而言是安静的且有利的。
-实现了一种绳索，该绳索具有较小的内部磨损。
-实现了一种绳索，该绳索具有良好的耐疲劳性。
-实现了一种能量有效的电梯。
-实现了一种间隔有效的电梯，其超速调节器绳索是重量轻的且具有较小的弯曲半径。
-实现了一种电梯，与轿厢一起运动的电梯的部分的质量比之前更小。
-实现了一种电梯，其超速调节器绳索的蠕动是较小的。
-实现了一种电梯，其超速调节器绳索的制动可通过大的表面面积简单地且轻轻地没有损害绳索的纤维地执行。
-实现了一种电梯，其超速调节器绳索的横向运动是较小的。
本发明基于这样的构思：在电梯系统中，电梯轿厢，配重，或二者，可通过根据本发明的复合材料结构的绳索被安全地支撑和/或运动，根据本发明，上述的绳索的状况监视可布置成使用长度甚至为好几百米的长的传感器。根据本发明的绳索还适合于用作超速调节器绳索和用作补偿绳索。根据本发明的绳索可适合用于设置配重和没有设置配重的电梯二者中。根据本发明的绳索和/或绳索配置还可以与其他的提升装置结合使用，例如用于起重机的绕绳中。复合材料结构的绳索的轻的重量是有用的，特别是在加速情况下，因为绳索的速度改变所需要的能量取决于它的质量。另外，重量轻使得绳索的处理更容易。
根据本发明的提升装置的绳索可说成是特征在于权利要求1的特征部分中公开的内容。根据本发明的绳索配置可说成是特征在于权利要求11的特征部分中公开的内容。根据本发明的电梯可说成是特征在于权利要求12的特征部分中公开的内容。根据本发明的用于提升装置的绳索的状况监视方法可说成是特征在于权利要求16的特征部分中公开的内容。本发明的其他实施例的特征在于其他权利要求中公开的内容。本发明的一些实施例还提供在本申请的说明书部分中和附图中。本申请的发明内容还可以限定为不同于以下提供的权利要求中的内容。本发明的内容还可包括若干单独发发明，尤其是如果鉴于措辞或隐含的子任务或从实现的优点或优点种类的视角考虑本发明。在该情况下，包含在以下权利要求中的一些属性从单独的发明构思的视角看会是多余的。本发明的各个实施例的特征可与其他实施例结合应用于本发明的基本构思的范围内。
优选地，绳索的横截面为长方形的形状或圆锥截面，绳索的宽度大于厚度。
优选地，绳索包括在绳索的纵向上的多个承载部分，该部分在绳索中在绳索的宽度方向上分布成彼此距离一定距离，该绳索可围绕绳索的宽度方向的中心轴弯曲，绳索包括在绳索的厚度方向上延伸到距离绳索的宽度方向的中性轴为第一距离的至少一个承载部分，以及延伸到距离绳索的宽度方向的中心轴为第二距离的至少一个承载部分，所述第二距离大于所述第一距离。
优选地，绳索的承载部分基本上为相同的材料，优选地完全相同的材料。
优选地，上述的承载部分是纤维加强复合材料，优选地玻璃纤维加强的、更优选地芳族聚酰胺纤维加强的、最优选地碳纤维加强的复合材料。
优选地，上述的承载部分是聚合物纤维加强材料，例如聚苯并恶唑纤维加强的、或聚乙烯纤维加强的、例如UHMWPE纤维加强的、或尼龙纤维加强的复合材料。因而所有的加强物比金属丝更轻。
优选地，上述的每个承载部分的加强物的按体积比例是在承载部分中的加强纤维的体积的至少50％。这样，承载部分的纵向机械性能是足够的。
优选地，每个上述的承载部分的加强物的比例是在所述承载部分中的加强纤维的重量的至少50％。这样，承载部分的纵向机械性能是足够的。
优选地，每个上述的承载部分的横截面的表面面积的至少50％是加强纤维。这样，承载部分的纵向机械性能是足够的。
优选地，上述的承载部分或多个上述的承载部分共同覆盖绳索的横截面的表面面积的40％，优选地50％或以上，更优选地60％或以上，更优选地65％或以上。这样，绳索的横截面区域的大部分是承载的。
优选地，上述的承载部分是纤维加强的混合复合材料，优选地玻璃纤维加强的和/或芳族聚酰胺纤维加强的和/或碳纤维加强的混合复合材料。这样，最佳的机械性能，例如强度特性，刚性特性，振动特性和/或热机械特性可总是根据需要选择用于所述绳索。
在一个实施例中，绳索的承载复合材料部分的一个，优选地两个，最优选地每个复合材料部分，在它内部包括一个或多个光学纤维，最优选地所有的光纤束或纤维卷，其基本上设置在所述的承载部分的表面内部和/或附近，如从绳索的厚度方向看到的。因而，良好的测量精度得以实现。
在一个实施例中，用于绳索的状况监视方法基于测量，其中光学纤维起到光学Fabry-Pérot类型的传感器的作用。
在一个实施例中，用于绳索的状况监视方法基于测量，其中单件光学纤维被用作光学纤维，其包括布拉格格栅，即纤维布拉格格栅FBG方法被应用于所述绳索的状况监视中。
在一个实施例中，用于绳索的状况监视方法基于测量，其中以传输时间TOF原理运行的传感器被用作光学纤维。
在一个实施例中，用于绳索的状况监视方法基于测量，其中基于布里渊频谱测量的传感器被用作光学纤维。
优选地，至少一些，最优选地所有的承载部分的抗拉强度和/或弹性模数适合于基本上是相同的。
优选地，至少一些，最优选地所有的承载部分的横截面的表面面积基本上是相同的。
优选地，承载部分在绳索外部是可见的，由于将承载部分彼此粘合的基质的透明度。
优选地，提升装置的，更特别地客运电梯和/或货运电梯的绳索和/或绳索配置，该绳索和/或绳索配置包括多个绳索，其被布置成例如借助于牵引槽轮使电梯轿厢运动。优选地，至少一个上述的绳索设置有一个或多个光学纤维，最优选地设置有光纤束或纤维卷。
优选地，绳索的宽度/厚度比至少2或更大，优选地至少4，或甚至5或更大，或甚至6或更大，或甚至7或更大或甚至8或更大。这样，良好的力传递能力通过较小的弯曲半径实现。这可优选地通过在该专利申请中提供的纤维加强复合材料实现，由于所述结构的刚性，所述材料具有非常有利的大的宽度/厚度比。
优选地，每个上述的力传递部分的宽度大于厚度，优选地以使得每个上述的力传递部分的宽度/厚度比至少1.3或以上，或甚至2或以上，或甚至3或以上，或甚至4，或甚至5或以上。这样，宽的绳索可简单地形成并且是薄的。
优选地，在绳索配置中提到的多个包括多个绳索，其中每个绳索可围绕绳索的宽度方向的中心轴弯曲。每个上述的绳索包括在承载部分的表面附近，在承载部分内部和/或嵌入到聚合物基质中的，至少一个或多个光学纤维，优选地光纤束或纤维卷。
优选地，包含在上述的绳索或绳索配置中的光学纤维和/或光纤束对LED光或激光基本上是透明的。因而，承载部分的状况可通过监视它的光学特性之一的变化被监视。
优选地，上述绳索或绳索配置的上述加强纤维的密度小于3.5千克/立方米，抗拉强度在2GPa以上。一个优点是纤维是重量轻的，但是不需要它们很多，因为它们是结实的。
优选地，上述的绳索或绳索配置的承载部分是完整的伸长的杆状件。
优选地，上述的绳索或绳索配置的承载部分与绳索的纵向基本平行。
优选地，上述的绳索或绳索配置的绳索的结构在绳索的整个距离内基本上是相同的。
优选地，上述的加强纤维和一个或多个光学纤维在绳索的纵向上。
优选地，单独的加强纤维和/或一个或多个光学纤维和/或光纤束均质地分布在上述的基质中。
优选地，上述的加强纤维和/或一个或多个光学纤维和/或光纤束是在绳索的纵向上连续的纤维，该纤维优选地延伸绳索的整个长度。
优选地，上述的加强纤维和/或一个或多个光学纤维和/或光纤束通过上述的聚合物基质，优选地在制造阶段通过将光学纤维布置在预浸胶体层之间或其表面上或者通过将加强纤维和光学纤维层压在聚合物基质的材料中，而被粘合成完整的承载部分。
优选地，上述的承载部分包括基本上与绳索和/或一个或多个光学纤维和/或光纤束的纵向平行的直的加强纤维，所述光学纤维和/或纤维束通过聚合物基质粘合成完整的部分。
优选地，上述的承载部分的基本上所有的加强纤维和/或一个或多个光学纤维和/或光纤束处于绳索的纵向上。
优选地，承载部分的结构在绳索的整个距离内延伸得基本上相同。
优选地，聚合物基质是非弹性体。
优选地，聚合物基质材料的弹性模数E在1.5GPa以上，最优选地在2GPa以上，甚至优选地在2-10GPa的范围内，最优选地所有的都在2.5-4GPa的范围内。
优选地，聚合物基质包括环氧树脂，聚酯，酚醛塑料或乙烯基酯。
优选地，承载部分的横截面的表面面积的45％以上是上述的加强纤维，优选地以使得45-85％是上述的加强纤维，更优选地以使得60-75％是上述的加强纤维和光学纤维，最优选地以使得表面面积的近似59％是加强纤维至多1％是光学纤维，近似40％是基质。
优选地，加强纤维和一个或多个光学纤维和/或光纤束与基质一起形成完整的承载部分，在该承载部分内，纤维之间或纤维和基质之间的磨蚀运动基本上不会发生。
优选地，承载部分的宽度大于绳索的横向的厚度。
优选地，绳索包括并排的多个上述的承载部分。
优选地，承载部分围绕有聚合物层，其优选地弹性体，最优选地高摩擦弹性体例如聚氨酯。
优选地，一个或多个承载部分盖住绳索的大部分横截面。
优选地，承载部分包括上述的聚合物基质，通过聚合物基质彼此粘合的加强纤维，和一个或多个光学纤维和/或光纤束，以及可能还有围绕纤维的胶料，以及可能还有掺和到聚合物基质中的添加剂。
优选地，绳索的结构在绳索的整个距离内延伸得基本相同，绳索包括宽的、且至少基本上平坦的、优选地完全平坦的侧面，用于能使基于摩擦经由上述的宽表面进行力传递。
根据本发明，电梯更特别地客运电梯和/或货运电梯，包括电梯轿厢，牵引槽轮，和用于使牵引槽轮旋转的动力源。它包括早前描述的类型之一的绳索和/或早前描述的类型之一的绳索配置。电梯轿厢被布置成借助于上述的绳索和/或绳索配置进行运动。
优选地，绳索和/或绳索配置被布置成使电梯轿厢和配重运动。
优选地，电梯包括绳索滑轮，优选地在电梯轿厢的运动路径的顶端附近，当被支撑在其上时，悬挂绕绳的一个或多个绳索支撑电梯轿厢和配重，优选地以1:1悬挂或者以2:1悬挂。
根据本发明，电梯包括用于监视绳索的光学纤维和/或光纤束的状况的装置，该装置从绳索的承载部分监视优选地仅上述的一个或多个光学纤维和/或光纤束的状况。
优选地，在用于监视绳索和/或绕绳的状况的方法中，所述绳索和/或绕绳包括多个光学纤维和/或光纤束，多个光学纤维和/或光纤束布置在一些中，优选地一个中，更优选地在两个中，最优选地在许多承载部分中，以及在该方法中，包含光学纤维的承载部分的状况被监视。
优选地，在所述方法中，所有的承载部分的状况没有被监视。
有利的是，承载部分而不是包括光学纤维的那些的状况根本没有被监视或至少没有以和包括光学纤维的部分的状况相同的方式被监视。
优选地，在所述方法中，绳索和/或绳索配置的状况是通过以以下方式之一监视包括一个或多个光学纤维和/或光纤束的部分的状况而被监视的：
-通过测量已经发生在光学纤维中的光脉冲的传输时间的变化，
-通过检测反射的、偏斜的或散射光的光谱和/或相位和/或波长的变化，
-通过在视觉上或借助于光电二极管检测穿过纤维的光量，
-通过将从不同的纤维和/或光纤束测量的值相互比较以及通过观察测量值而不是绝对值之间的偏差。
在一个实施例中，在所述方法中，绳索和/或绕绳的状况是通过监视一个或以上光学纤维和/或光纤束的状况被监视的并且如果检测到包括光学纤维的部分已经断裂或它的状况已经降到低于某一预定水平，更换或检修一个或多个绳索的需要被判断并且绳索替换工作或绳索维修工作开始。
在一个实施例中，在所述方法中，绳索和/或绕绳的状况是通过监视许多光学纤维和/或光纤束的状况被监视的，如果监视的纤维的状况之间的差异被检测到，替换或检修一个或多个绳索的需要被判断，绳索替换工作或绳索维修工作开始。
优选地，通过所述方法，绳索和/或绕绳的状况是通过监视例如在光脉冲的传播中一个或多个光学纤维和/或光纤束的一个或多个部分中的特性的变化和/或基于在该光谱中发生的变化被监视的。在一个实施例中，由电梯轿厢/配重的重量产生的张力沿着上述部分中的至少一个从电梯轿厢/配重至少传递到牵引槽轮。
在一个实施例中，绳索的光学纤维也起到长的振动传感器的作用。在振动测量设备中，单模光纤或多模光纤被用作传感器并且半导体激光被用作光源。振动的检测是基于由在光学纤维的第二端处(远端场中)发生的亮点和暗点形成的斑点曲线图的变化。
优选地，用于测量目的的光缆包括测量所需要的许多光学纤维以及，除它们之外，用于数据传输的光纤。
附图说明
现在将主要与本发明的优选实施例结合并参考附图来描述本发明，在附图中：
图1a-1j示意性地示出根据本发明的每个绳索的一个实施例；
图2示意性地示出根据本发明的绳索的横截面的放大的细节；
图3示出了根据本发明的电梯的一个实施例；
图4示意性地示出根据用于根据本发明的绳索的状况监视方法的一个实施例的测量系统。
具体实施方式
图1a-1j示意性地示出根据本发明的不同实施例的提升绳索的如从它们的纵向看到的优选横截面。由图1a-1j示出的绳索10，20，30，40，50，60，70，80，90，100是带状的，即绳索在与绳索的纵向成直角的第一方向上具有测量的厚度t，在是绳索的纵向且与前述的第一方向成直角的第二方向上具有测量的宽度w，该宽度w实质上大于厚度t。绳索的宽度因而实质上大于所述厚度。另外，所述绳索优选地，但不是必需地，具有至少一个，优选两个，宽的且实质上平坦的表面，在该情况下，宽的表面可有效地用作利用摩擦或正向接触(positive contact)的力传递表面，因为这样宽大的接触表面得以实现。宽的表面不需要是完全平坦的，而是替代地，可在它中存在凹槽或在它上存在突出部，或者它可具有弯曲的形状。绳索的结构在绳索的整个距离内继续优选地实质上相同。如果这样希望的话，横截面还可以被布置成间歇地改变，例如作为边齿(toothing)。
绳索10，20，30，40，50，60，70，80，90，100包括在聚合物基质中的承载部分11，21，31，41，51，61，71，81，91，101，其是碳纤维加强的、芳族聚酰胺纤维加强的和/或玻璃-纤维加强的复合材料，该复合材料包括碳纤维，芳族聚酰胺纤维和/或玻璃纤维，最优选地碳纤维，以及一个或多个光学纤维，更优选地一个或多个纤维束。加强纤维和光学纤维纵向于所述绳索，为此理由，绳索在弯曲时保持它的结构。单独纤维因而实质上在绳索的纵向上直线排列(aligned)，在该情况下纤维在绳索被拉动时与所述力成直线排列。光学纤维和/或纤维束可以是层压在复合结构内部或在该复合结构表面附近的一个连续纤维或束以使得纤维在绳索的第一端处进入所述结构内部，在绳索在另一端处折回并且再次在绳索的第一端处从所述结构中出来。纤维和/或纤维束可以被盘绕，即，纤维桶(fiber can)在所述结构的内部或表面上具有一个或更多弯折部以使得然而仅一个纤维和/或纤维束用于所述测量，上述的纤维和/或纤维束可进入绳索的相同端或不同端并从该相同端或不同端出来。而且许多平行纤维或束可被用于测量，以相应的方式层压在所述复合结构内或在它的表面附近。
图1a所示的绳索10包括它的横截面形状实质上为长方形的承载复合材料部分11，该承载复合材料部分由聚合物封套(envelope)1围绕。在该图的复合材料部分11的横截面中，光学纤维和/或纤维束2，其可以是盘绕的相同纤维或不同的平行纤维，在三个位置看到。这样，例如用于应变的良好的测量精度是通过所述系统实现的。替代地，所述绳索可在没有聚合物封套1的情况下形成。
图1b所示的绳索20包括它的横截面形状实质上为长方形的承载复合材料部分21，该承载复合材料部分由聚合物封套1围绕。楔面通过多个楔形突出部22形成在绳索20的表面上，所述楔形的突出部优选地是所述聚合物封套1的一体部分。在该图中，在三个楔形突出部附近，光学纤维和/或纤维束2实质上被胶粘在所述复合材料部分的表面上，所述光学纤维和/或纤维束优选地包括至少一个传感器光纤，优选地还有一个参考纤维。参考纤维还可以被安装在所述封套内部以使得要测量的由所述结构引起的应变没有施加在它上。
图1c所示的绳索30包括两个并排的它们的横截面形状为长方形的两个承载复合材料部分31，该复合材料部分聚合物封套1围绕。聚合物封套1包括在绳索30的宽侧的中点处的在部分31之间的区域的中心的用于导引该绳索的突出部32。在绳索50中可存在超过两个的以此方式并排的复合材料部分51，如图1e所示。在图1c和1e中，光学纤维和/或光纤束2，其优选地包括传感器光纤和参考纤维，二者都设置在复合材料部分中并且被嵌入到该复合材料部分之间的聚合物封套中。参考纤维还可以安装在封套内部以使得由要被测量的结构引起的应变没有施加在它上。聚合物封套还可以没有突出部或突出部可位于聚合物封套的不同位置。
图1d所示的绳索40包括它的横截面形状为长方形的承载复合材料部分41，该复合材料部分41由聚合物封套1围绕。绳索的边缘包括凸起42，该凸起优选地是聚合物封套1的一部分。凸起42的优点是它们保护复合材料部分的边缘例如防止磨损散开。光学纤维和/或光纤束2被嵌入到凸起42中邻近复合材料部分的表面，用于监视复合材料部分的状况和/或用于数据传送。光纤和/或光纤束还可以被胶粘到所述聚合物封套的表面。
图1f所示的绳索60包括圆形横截面形状的多个承载复合材料部分61，其还可以是编织物并且由聚合物封套1围绕，以及在复合材料部分61的一部分中设置了光学纤维和/或光纤束2，其优选地包括至少一个目前的传感器光纤。
图1g所示的长方形的横截面形状的绳索70包括多个承载复合材料部分71，该承载复合材料部分它们的横截面形状为长方形的且在带子的宽度方向上并排放置，并且由聚合物封套1围绕。在复合材料部分71的表面附近，和/或它们之间，是层压中聚合物封套中的光学纤维和/或光纤束2，其优选地包括至少一个传感器光纤和优选地还有参考纤维。
图1h所示的绳索80包括并排的两个承载复合材料部分81，它们的横截面形状为长方形的并且由聚合物封套1围绕。聚合物封套1包括在绳索80的宽侧中的在部分81之间的区域的位置处的用于使绳索挠性的凹槽82，在该情况下，绳索使它自己充分地成形尤其是防止弯曲的表面。绳索可替代地借助于凹槽导引。这样，在绳索100中可存在以这样的方式，以图1j所示的方式并排的超过两个的复合材料部分101。在复合材料部分81，101中和在复合材料部分81，101的表面附近或复合材料部分之间的是嵌入聚合物封套1中的光学纤维和/或光纤束2，其优选地包括至少一个传感器光纤和参考纤维。参考纤维还可以在例如所述凹槽内行进以使得由要测量的结构引起的应变没有施加在它上。聚合物封套还可以没有凹槽，该凹槽可相对于绳索的对称轴不对称地定位，或者它可设置在与该图所示的位置不同的位置中。
图1i所示的绳索90包括它的横截面形状为长方形的承载复合材料部分91，在该承载复合材料部分的两侧上的是线材92，复合材料部分91和电线92二者都被聚合物封套1围绕。线材92可以是绳索或绞合线或编织物并且它优选地由抗剪切材料例如金属或芳族聚酰胺纤维形成。线材还可以包括与绳索或绞合线或编织物有关的光学纤维或光纤束2，其优选地包括至少一个传感器光纤和参考纤维。代替线材，仅一个光学纤维和/或光纤束2可在绳索侧面处。优选地，线材距离绳索表面的距离与复合材料部分91的距离相同。金属保护层可以是另一类型，例如沿着复合材料部分的金属板条或金属网。
图2示出用于承载复合材料部分11，21，31，41，51，61，71，81，91，101的优选结构。承载复合材料部分的表面结构的部分横截面(如在绳索的纵向上看到的)提供在该图的圈内，根据该横截面，在该申请的其他地方提供的承载部分的加强纤维优选地是在聚合物基质中。该图示出加强纤维F是如何实质上均匀分布在聚合物基质M中的，其围绕纤维并固定到纤维。光学纤维和/或光纤束O，其起到实际的传感器光纤的作用，设置在多个加强纤维F中。加强纤维还可以由彼此层压的单向的加强层组成，优选预浸胶体层，组成。聚合物基质M填充加强纤维F和光学纤维O之间的区域并且实质上粘合所有在所述基质内的纤维F，O到彼此作为完整的固体物质。在这种情况下，纤维F，O之间的相对磨蚀运动和纤维F，O和基质M之间的磨蚀运动基本上被防止。在优选地所有的纤维F，O和基质M之间存在化学粘合，其一个优点是结构的均质性。为了加强所述化学粘合，在纤维F，O和聚合物基质M之间可存在胶料(未示出)，但不是必需地。聚合物基质M是在该申请中的其他地方描述的那种并且因而可包括作为对基料聚合物补充的添加剂，用于调节基质的特性。聚合物基质M优选地是硬的热固性塑料，例如环氧树脂或聚酯树脂。纤维F，O在承载部分中的聚合物基质中的事实意味着在本发明中，单独纤维F，O通过聚合物基质M，例如在制造阶段通过将它们嵌入到所述聚合物基质的材料中而彼此粘合。光学纤维和/或光纤束还可以在制造阶段布置在预浸胶体单向层之间或胶粘到在所述层的方向上的表面上。在这种情况下，通过聚合物基质彼此粘合的单独纤维F，O的间隙包括所述基质的聚合物。因而在本发明中，优选地在绳索的纵向上彼此粘合的大量加强纤维F和光学纤维O分布在所述聚合物基质中。
加强纤维优选地基本上均匀地，即均质地，分布在聚合物基质中使得承载部分当在绳索的横截面方向看时尽可能均质。换句话说，在复合材料部分的横截面中的纤维含量因此变化不大。加强纤维和光学纤维以及基质形成完整的承载部分，在该承载部分内部当绳索弯曲时没有发生相对磨蚀运动。承载部分的单独纤维主要由聚合物基质围绕，但是纤维桶之间的接触发生在一些地方，因为在注入聚合物基质同时控制纤维相对于彼此的位置是困难的，另一方面，纤维之间的任意接触的非常完美的消除从本发明的功能的视角看不是完全必要的。然而，如果希望减少它们的任意发生，单独纤维可预先涂覆使得聚合物胶料早已在单独纤维彼此粘合之前围绕它们。在本发明中，承载部分的单独纤维可包括围绕它们的聚合物基质材料以使得聚合物基质立即抵靠纤维，但是替代地纤维的薄的胶料，在制造阶段布置在纤维的表面上以改进对基质材料的化学粘合的底漆(primer)，可在它们之间。光学纤维可用聚酰亚胺进行保护。
单独的加强纤维均匀地分布在承载部分中使得单独的加强纤维的间隙包括基质的聚合物。优选地，在承载部分中的单独的加强纤维的大多数间隙填充有基质聚合物。最优选地，在承载部分中的单独的加强纤维的基本上所有的间隙都填充有基质的聚合物。承载部分的基质最优选地它的材料特性是硬的。硬的基质有助于支撑加强纤维，尤其当绳索弯曲时。当弯曲时，张力施加在绳索的外表面的纤维上，压力施加在它们的纵向上的内表面的纤维上。在压力的影响下，纤维试图弯曲变形。当硬质材料被选为聚合物基质时，纤维桶的变皱得以防止，因为硬质材料能够支撑纤维因而防止它们变皱并且使绳索内部的应力相等。尤其是为了减小绳索的弯曲半径，因而有利的是，基质材料是一种聚合物，该聚合物是硬的优选地不是弹性体(例如橡胶)的某物质或表现出弹性或屈服的其他物质。最优选材料是环氧树脂，聚酯，酚醛塑料和乙烯基酯。
在根据本发明的用于监视绳索和/或绕绳的状况的方法中，所述绳索10，20，30，40，50，60，70，80，90，100和/或绕绳R包括多个承载部分，在该承载部分内部和/或在其表面附近，和/或在围绕其的聚合物基质中，一个或多个光学纤维和/或光纤束被集成作为传感器光纤和/或作为参考纤维，在该方法中，传感器光纤的状况被监视，例如通过测量传感器光纤中的光脉冲的传输时间。绳索和/或绕绳是根据在该专利申请中的其他地方，例如在图1a-1j中提供的。在该方法中，所有的或部分的绳索和/或绕绳的状况通过监视传感器光纤的状况被监视，如果检测到一部分传感器光纤已经损坏或它的状况已经降低到低于某一预定水平，替换或检修一个或多个绳索的需要判断并且绳索替换工作或绳索维修工作开始。在该方法中，光脉冲的传输时间还可在不同的绳索中测量，光脉冲的传输时间可彼此比较，当光脉冲的传输时间之间的差异增加到上述预定水平时，替换或检修一个或多个绳索的需要被判断并且绳索替换工作或绳索维修工作开始。
图3示出根据本发明的电梯的一个实施例，其中电梯的提升绕绳是根据在该专利申请的其他地方提供的，例如根据图1a-1j的任一个的描述中限定的。绕绳10，20，30，40，50，60，70，80，90100，R在它的第一端被固定到电梯轿厢4并且在它的第二端被固定到配重5。绕绳通过支撑在建筑物上的牵引槽轮3运动，使牵引槽轮旋转的动力源，例如电动机(未示出)，被连接到所述牵引槽轮。绳索优选地它的结构是在图1a-1j所示的类型中的任一个。电梯优选地是客运电梯和/或货运电梯，其被安装成以在建筑物中的电梯井S中运行。
图4示出根据本发明的用于电梯的绳索或绕绳的状况监视方法的一个实施例，其中电梯优选地包括以传输时间TOF原理运行的分离的状况监视配置，该状况监视配置包括连接到绳索的传感器光纤2a和参考纤维2b的状况监视装置7，该装置包括一些设备，例如电脑，其包括激光发射机，接收器，定时鉴别器，测量时间间隔的电路，可编程序逻辑电路和处理器6。状况监视配置包括一个或多个传感器S1，SN/3，每个传感器包括例如反射器R1，R2，R3，RN-2，RN-1，RN，其中N是反射器的数目，以及处理器6，该处理器在当它们检测到例如在传感器光纤2a中的光脉冲的传输时间中的改变时，发出与绳索的过度磨损有关的警报。通过参考纤维2b，例如由温度改变引起的共模误差，可被消除。许多传感器光纤2a和参考纤维2b可彼此串联连接，反射器R1，R2，R3，RN-2，RN-1，RN位于纤维连接器中。基于光脉冲的传输时间，优选地通过借助于处理器与预定极限值比较，状况监视装置被布置成以推断反射器之间的区域中的承载部分的状况。状况监视装置可被布置成如果光脉冲的传输时间没有落入期望值范围或与用于正被测量的其他绳索的光脉冲的传输时间的测定值完全不同则开始报警。光脉冲的传输时间在当取决于绳索的承载部分的状况的特性例如应变或位移改变时而改变。例如，由于中断，因此光脉冲的传输时间改变，从该改变可推断承载部分处于不好的状况。
要观察的特性还可以是例如穿过绳索的光的量的改变。在该情况下，光通过激光发射机或通过LED发射机从一端进入到光学纤维中，光通过绳索的通道在视觉上或通过纤维的另一端处的光电二极管被估计。当穿过绳索的光行进的量明显减少时，绳索的状况被估计为已经恶化。
在用于绳索的状况监视方法的一个实施例中，光学纤维起到Fabry-Pérot型的光学传感器的作用。Fabry-Pérot干涉仪FPI包括在纤维的端部处的两个反射表面，或两个平行的反射性很好的二向色镜。当它撞击该镜子时，一部分光穿过并且一部分反射回来。在该镜子之后，穿过的光例如穿过空气行进，此后，它从第二个镜子发射回来。一些光已经在不同的材料中行进了更长的距离，其已经在光的特性方面引起一些改变。应变引起例如在光阶段的改变。特性改变的光与最初的光产生干涉，此后分析该改变。在光已经结合之后，它们结束于接收器和信号处理装置中。通过该方法，纤维的应变，因而绳索的状况，被估计。
在用于绳索的状况监视方法的一个实施例中，使用光学纤维，该纤维包括布拉格格栅(Bragg grating)，即所谓的纤维布拉格格栅，FBG方法应用于绳索的状况监视中。周期性的格栅结构在用于FBG传感器的单模光纤中制造，所述格栅结构反射相当于格栅的一定波长的光反射回来。当光被传导到纤维中时，相当于格栅的波长的光被反射回来。当应变被施加在所述格栅结构上时，纤维的折射率改变。折射率的改变影响反射回来的光的波长。通过监视波长的改变，施加在格栅上的应变的改变可被确定，因而绳索的状况也改变。在同一纤维侧可存在几十或几百格栅。
在用于绳索的状况监视方法的一个实施例中，使用基于布里渊频谱测量的分布式传感器光纤。普通的单模光纤或多模光纤可被用作传感器。光学纤维起到分布式传感器的作用，其可起到好几百米长的传感器的作用，其测量遍及它的长度并且必要时对应于数千点形式的传感器。光的反向散射随着光在纤维中传播连续发生。这可通过监视一定的反向散射波长的强度(strength)得以利用。布里渊散射发生在制造阶段的在纤维中产生的非均质的点中。通过观察最初和散射光信号的波长，纤维的应变，以及因而绳索的状况，被确定。
尤其是通过将参考纤维用作辅助，可消除应变测量上的温度效应，所述参考纤维被安装为使得由要测量的所述结构引起的应变没有施加在它上。
对所属技术领域的技术人员显而易见的是在发展该技术时，本发明的基本构思可以许多不同的方式实施。本发明及其实施例因此不限于如上所述的例子，而是替代地，它们可在权利要求的范围内变化。

Claims (24)

1.一种提升装置的特别地客运电梯和/或货运电梯的绳索(10，20，30，40，50，60，70，80，90，100)，
-所述绳索的宽度大于在所述绳索的横向上的厚度，
-所述绳索包括在所述绳索的纵向上的承载部分(11，21，31，41，51，61，71，81，91)，该承载部分包括在聚合物基质中的碳纤维加强的、芳族聚酰胺纤维加强的和/或玻璃纤维加强的复合材料，以及
-所述绳索包括与所述承载部分(11，21，31，41，51，61，71，81，91)结合的一个或多个光学纤维和/或光纤束(2)，其特征在于，
上述的光学纤维和/或包括若干光学纤维的光纤束(2)，被层压在所述承载部分(11，21，31，41，51，61，71，81，91)的内部和/或上述的光学纤维和/或光纤束(2)被胶粘到所述承载部分(11，21，31，41，51，61，71，81，91)的表面上和/或上述的光学纤维和/或光纤束(2)被嵌入或胶粘到围绕所述承载部分(11，21，31，41，51，61，71，81，91)的聚合物封套中。
2.根据前述权利要求所述的绳索，其特征在于，上述的绳索(10，20，30，40，50，60，70，80，90，100)在所述绳索的整个长度内延伸得基本相同，以及在于上述的碳纤维加强的、芳族聚酰胺纤维加强的和/或玻璃纤维加强的承载部分(11，21，31，41，51，61，71，81，91)包括层压在一起的预浸胶体加强层，上述的光学纤维和/或光纤束(2)被层压在所述加强层之间和/或加强层的表面上。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的绳索，其特征在于，上述的碳纤维加强的、芳族聚酰胺纤维加强的和/或玻璃纤维加强的承载部分(11，21，31，41，51，61，71，81，91)包括被层压到所述聚合物基质中的单向的加强纤维，以及上述的光学纤维和/或光纤束(2)被布置成混合到所述加强层中。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的绳索，其特征在于，上述的承载部分(11，21，31，41，51，61，71，81，91)包括上述的光学纤维和/或光纤束(2)，该光学纤维和/或光纤束是基本上所述承载部分的长度，优选地更长，并且被布置成在所述承载部分的方向上基本上从它的第一端至少一次地，更优选地不止一次地，最优选地超过两次地，连续行进到它的第二端。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的绳索，其特征在于，上述的光学纤维和/或光纤束(2)的光脉冲的输入和接收是在上述的绳索的同一端处或在于上述的光学纤维和/或光纤束(2)的光脉冲的输入和接收是在上述的绳索的相反端处。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的绳索，其特征在于，单模或多模光纤被用作上述的光学纤维或光纤束(2)的传感器光纤，所述光脉冲的输入通过激光发射机，优选地半导体激光器，或通过发光二极管光源，发生。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的绳索，其特征在于，上述的光学纤维和/或光纤束(2)包括Fabry-Pérot类型的传感器光纤。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的绳索，其特征在于，上述的光学纤维和/或光纤束(2)包括传感器光纤，其包括布拉格格栅结构。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的绳索，其特征在于，上述的光学纤维和/或光纤束(2)包括传感器光纤，其起到Brilloun分布式光纤传感器的作用。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的绳索，其特征在于，上述的光学纤维和/或光纤束(2)包括传感器光纤，在该光纤中，光脉冲的传输时间被测量。
11.一种提升装置的更特别地客运电梯和/或货运电梯的绳索配置(R)，该绳索配置包括多个绳索(10，20，30，40，50，60，70，80，90，100)，该多个绳索被布置成例如借助于牵引槽轮(3)使所述电梯轿厢(4)运动，其特征在于，上述的绳索(10，20，30，40，50，60，70，80，90，100)的至少一个，优选地所有的绳索是根据前述权利要求1-10中的任一项的。
12.一种电梯，优选地客运电梯和/或货运电梯，其包括电梯轿厢(4)，牵引槽轮(3)，用于使所述牵引槽轮(3)旋转的动力源，其特征在于，它包括根据权利要求1-10中的任一项所述的绳索(10，20，30，40，50，60，70，80，90，100)和/或根据权利要求11所述的绳索配置(R)，以及在于所述电梯轿厢(4)被布置成借助于上述的绳索(10，20，30，40，50，60，70，80，90，100)和/或绳索配置(R)运动。
13.根据权利要求12所述的电梯，其特征在于，所述绳索(10，20，30，40，50，60，70，80，90，100)和/或绳索配置(R)被布置成使电梯轿厢(4)和配重(5)运动。
14.根据前述权利要求12-13中的任一项所述的电梯，其特征在于，上述的绳索(10，20，30，40，50，60，70，80，90，100)是超速调节器绳索和/或补偿绳索。
15.根据前述权利要求12-14中的任一项所述的电梯，其特征在于，所述电梯包括用于监视上述的光学纤维和/或包括若干光学纤维的光纤束(2)的状况的装置，该装置监视上述的光学纤维和/或光纤束(2)从所述绳索的承载部分(11，21，31，41，51，61，71，81，91)的应变和/或位移和/或状况。
16.一种用于提升装置的更特别地客运电梯和/或货运电梯的绳索的状况监视方法，其特征在于，在所述方法中，绳索(10，20，30，40，50，60，70，80，90，100)和/或绕绳(R)的状况是通过监视光学纤维和/或光纤束(2)的状况被监视的，如果检测到光学纤维和/或光纤束(2)的应变和/或位移已经增加和/或相同的状况在某一预定极限值内已经减小，判断替换或检修一个或多个绳索的需要并且绳索替换工作或绳索维修工作开始。
17.根据前述权利要求16所述的方法，其特征在于，所述绳索(10，20，30，40，50，60，70，80，90，100)是根据前述权利要求1-10中的任一项所述的和/或所述绳索配置(R)是根据要求11所述的。
18.根据前述权利要求16-17中的任一项所述的方法，其特征在于，单模或多模光纤被用作上述的光学纤维或光纤束(2)的传感器光纤，所述光脉冲的输入通过激光发射机，优选地半导体激光器，或通过发光二极管光源，发生。
19.根据前述权利要求16-18中的任一项所述的方法，其特征在于，上述的光学纤维和/或光纤束(2)包括传感器光纤(2a)和参考纤维(2b)，通过它们，在所述方法中，例如由温度改变引起的共模误差被消除。
20.根据前述权利要求16-19中的任一项所述的方法，其特征在于，上述的光学纤维和/或光纤束(2)包括Fabry-Pérot-类型的传感器光纤，通过该传感器光纤，在所述方法中，例如所述绳索(10，20，30，40，50，60，70，80，90，100)的应变和/或位移被测量。
21.根据前述权利要求16-19中的任一项所述的方法，其特征在于，上述的光学纤维和/或光纤束(2)包括传感器光纤，其包括布拉格格栅结构，通过该布拉格格栅结构，在所述方法中，例如所述绳索(10，20，30，40，50，60，70，80，90，100)的应变和/或位移被测量。
22.根据前述权利要求16-19中的任一项所述的方法，其特征在于，上述的光学纤维和/或光纤束(2)包括传感器光纤，其起到brilloun分布式光纤传感器的作用，通过该传感器光纤，在所述方法中，例如所述绳索(10，20，30，40，50，60，70，80，90，100)的应变和/或位移被测量。
23.根据前述权利要求16-19中的任一项所述的方法，其特征在于，上述的光学纤维和/或光纤束(2)包括传感器光纤，在所述光纤中的光脉冲的传输时间被测量，通过该传感器光纤，在所述方法中，例如所述绳索(10，20，30，40，50，60，70，80，90，100)的应变和/或位移被测量。
24.根据前述权利要求16-23中的任一项所述的方法，其特征在于，在所述方法中，光脉冲的传输时间和/或例如应变在若干绳索(10，20，30，40，50，60，70，80，90，100)中被测量，当上述的绳索的测量值彼此完全不同时，判断替换或检修一个或多个绳索的需要并且绳索替换工作或绳索维修工作开始。
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