CN1048777C - 可标识适于废弃时间的电梯用合成纤维缆绳 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可标识适宜废弃时间的电梯用合成纤维缆绳。确认缆绳废弃适宜时间的原理是依据把两种具有不同性质的纤维合成一个绳股(18)。即携带的芳族酰胺纤维，和导电的碳纤维(19)。将两种纤维扭曲成一个绳股(18)。在运行操作中，由于太大的伸长度或太多次数的弯曲循环，在每种情况下碳指示器纤维(19)的断裂总是比绳股(18)携带的芳族酰胺纤维的断裂更早一些。借助于一个电压源来确定已断裂的碳指示器纤维(19)的数目。

Description

可标识适于废弃时间的电梯用合成纤维缆绳

本发明涉及可标识适于废弃时间的电梯用合成纤维缆绳以及一种制备可以标识适于废弃时间的电梯用合成纤维缆绳的方法

迄今为止，在电梯结构中使用的大多数缆绳是由钢制成的，钢缆绳与电梯轿厢相连接，或者与负荷接受装置及配重相连接。这些电梯用钢缆绳并非经久不变的。由于存在冲击应力，并且这种应力由于磨损而逐渐加大，所以在弯曲部分要逐渐产生钢丝断裂。由于在电梯缆中的不同负荷和以高循环速率出现的低拉伸应变、但高压力的组合结果，就要产生断裂。在电梯结构中，涉及一种可控的缆绳故障。这就是说，比缆绳的向外破损程度就可读出缆绳的剩余安全使用时间。理论上说可以从钢丝断裂数目、尤其是仅从钢丝的向外断裂的数目来推论缆绳的剩余抗断裂性。在某些情况下，钢丝的向内断裂依然是未知数。为此，通过在一个缆绳部分长度上的一定数目的可见断裂钢丝来确定该失效钢丝的断裂数目。检验人员因此在测试缆绳时要去数钢丝断裂的数目。当这个钢丝实际断裂数等于所述失效钢丝断裂数时，该缆绳就应更换了，但超过所产生的缆绳张力的足够大的剩余抗断裂性仍能维持在正常情况下的使用。

合成纤维缆绳就其制造方式来讲不能和钢缆绳相比较，所以不可能利用上述的确定废弃时间的方法来判断合成纤维缆绳的可能磨损状态。因为新式的携带机构有外护套，所以不同能用肉眼观察识别纤维或绳股的断裂。

GB-A2152088公开了一种用于电梯设备的合成纤维缆绳，其中将一个或多个导电的指示器纤维放入缆绳的承载绳股中，以监视缆绳的总体磨损状态。由于合成纤维包围的碳指示器纤维的机械性能和绳股的机械性能相同，因此它们在同一时间失效。通过给指示器纤维在相同绳股上施加一个电压源，就可检测出合成纤维的磨损情况。以此方式就可检查合成纤维缆绳的每一个绳股，并且可在断裂的绳股超过一定数目时更换缆绳。

在GB-A2152088中，要确定指示器纤维的尺寸，以使它们和携带绳股同时断裂。因为一个指示器纤维的磨损不仅代表一个绳股的单根纤维的失效，而且代表整个携带绳股的失效，所以可以预见一些绳股可能同时失效，于是足够大的剩余抗断裂性能就难以向GB-A2152088中所公开的那样继续利用。因此，按这种方法，在缆绳出现表观破损和必须更换缆绳之间相隔时间极小。因此，磨损的进展情况是不可识别的。于是GB-A2152088中所公开的概念不可能满足电梯结构的安全要求。

本发明基于如下的目的：提出一种识别电梯的合成纤维缆绳适于废弃时间的方案，该识别方案不会出现上述的缺点，通过这个识别方案可在准确的时间可靠地更换缆绳，但并非进行不必要的早期更换。

因此，根据本发明的一个方面，提供一种可标识适于废弃时间的电梯用合成纤维缆绳，包括：

最内层缆绳芯；

多个环形绳股层，绕缆绳芯沿径向相继排列，每一绳股由芳族酰胺纤维组成，并且至少一些所述绳股具有和电压源相连的导电碳指示器纤维，和

绕最外边一个绳股层的合成材料制成的护套；

所述合成纤维缆绳的特征在于：碳指示器纤维与绳股中的芳族酰胺纤维相比具有较低的比延伸率和较低的弯曲疲劳强度。

根据本发明的另一个方面，提供一种制备可以标识适于废弃的时间的电梯用合成纤维缆绳的方法，其中合成纤维缆绳具有多个绳股，每个绳股由芳族酰胺纤维组成，并且至少一些所述绳股具有导电的碳指示器纤维，所述方法的特征在于：碳指示器纤维与芳族酰胺纤维相比具有较低的比延伸率和较低的弯曲疲劳强度，并且其特征还在于使碳指示器纤维和一电压源相连以确定其断裂。

根据本发明的再一个方面，提供一种用于电梯设备的电梯缆绳检测装置，该电梯设备具有一个在电梯井中导向并由一个带有驱动滑轮的驱动马达经合成纤维缆绳驱动的电梯轿厢，该检测装置包括：

最内层缆绳芯；

多个环形绳股层，绕缆绳芯径向相继排列，每一绳股由芳族酰胺纤维组成，并且至少一些所述绳股具有与一电压源相连的导电的碳指示器纤维；和

绕最外边一个绳股层的由合成材料制成的护套；

其特征在于碳指示器纤维与绳股中的芳族酰胺纤维相比具有较低的比延伸率和较低的弯曲疲劳强度；

与电梯用合成纤维缆绳的碳指示器纤维相连的电压源；和

一个检查控制电路，它具有表现为电阻和具有电压降的碳指示器纤维；用于将所述电压降与一预设值相比的阈值开关；用于存储每个超过预设值的电压降的存储装置；以及，一个与存储装置相连的逻辑系统，该逻辑系统受到电梯控制器的自动的询问，从而在失效的碳指示器纤维的数目超过预设的阈值时电梯控制器关掉电梯设备。

本发明的优点主要在于：能准确判断合成纤维缆绳的剩余抗断裂性，这是因为导电的指示器纤维和携载纤维具有不同的性质所得的结果。

合成纤维缆绳的每个绳股应最好包括一个以上的指示器纤维，以便排除判断缆绳状态的偶发事故。可以对每一层与纤维扭结成绳股的碳指示器纤维指定一个相应的颜色，以便简化和电压源的连接。在至少每个绳股层中的指示器纤维能够预先估计出缆绳废弃的时间。

此外，还可以给缆绳配备双层的具有不同颜色的护套，从而可用简单的视觉方式对缆绳护套的磨损程度进行检查。

通过以下结合附图对本发明优选实施例的描述，可以使本发明的优点和其它各个方面更加清楚。

图1示意表示一个电梯设备；

图2为根据本发明一个方面的带有指示器纤维的一个合成纤维缆绳的截面图；

图3为图2所示缆绳的纵剖视图，表示了缆绳的股绳和芯；

图4表示在图2和图3的缆绳中使用的带有碳指示器纤维的合成纤维缆绳的一个绳股；

图5表示在图2和图3中所示一个缆绳端的指示器纤维的连接器；

图6表示用于图1的电梯设备的电梯缆绳检查装置中的检查控制器的电路图；以及

图7表示根据本发明另一个方面带有多色护套的合成纤维缆绳的截面图。

图1示意地表示了一个电样设备。借助于合成纤维缆绳5驱动在电梯升降通道1中导向的轿厢2，缆绳5通过驱动滑轮4由驱动电机3驱动。在缆绳5的另一端悬吊一个用作平衡机构的配重6。通过绳端连接件7将缆绳5紧固到轿厢2和配重6上。确定缆绳5和驱动滑轮4之间的摩擦力的总体作用结果，以使在紧挨着缓冲垫8的配重6上不可能进一步向下输送轿厢2。

图2和图3表示带有指示器纤维的合成纤维缆绳5。图中所示的合成纤维缆绳5是交错的分层结构，共有3个绳股层13、14和15。护套12包围着最外边的绳股层13。在中间的绳股层14和最外边的绳股层13之间加上一个用于减小摩擦的支撑护套层15。接下去是内绳股层16和缆绳芯17。绳股18由单根的各个芳族酰胺纤维扭曲而成。每一根单根的绳股18要通过一种浸渍介质(如，聚氨酯溶液)进行处理，以便对芳族酰胺纤维进行保护。该识别缆绳废弃时机的原理的依据是，将两种具有不同性质的纤维组合成一个绳股18。一种纤维20，即芳族酰胺纤维，具有高的弯曲疲劳强度和高的比延伸率。另一种纤维，即碳纤维19，具有较大的脆性，因此抗反复弯曲的性能较差并且断裂伸长度较小(同芳族酰胺纤维相比)。碳指示器纤维19的这些数值按照不同的应用场合可能是芳族酰胺纤维的这些数值的30％至75％。按照在缆绳5中产生的不同的缆绳拉伸应力，在缆绳5中定位具有不同断裂伸长度的碳指示器纤维19。出于制造缆绳的方式方面的原因，绳股长度在朝向缆绳5的绳芯17的方向要逐渐减小，使内绳股在运行操作中能表面出最小的伸长度。将朝向缆绳芯17断裂伸长度逐渐减小的导电纤维用作和伸长度对应的指示器19。借助于一个电压源可以确定已断裂的碳指示器纤维19的数目。

图4表示带有碳指示器纤维19的合成纤维缆绳5的一个绳股18。在绳股生产过程中，将两种纤维(即，芳族酰胺纤维20和碳纤维19)平行排列并扭结在一起。在这种情况下，还可以把碳纤维19准确放置在绳股18的中心，或者在此出点向外螺旋形地延伸。应该将碳纤维19放在浸渍介质中，以使针对压力和摩擦可得到足够的保护。否则，将会预先估计到：碳指示器纤维19已早期失效，因此会错误地认为缆绳5已到废弃的时机。在运行操作中，或者因为伸长度太大，或者因为弯曲循环次数太多，碳指示器纤维19在每一种情况下发生断裂破损的时机都比绳股18的芳族酰胺纤维20早，碳指示器纤维19也正因为具有这种超常的优良动态特性而被选用。

图5表示出在缆绳5的一端的碳指示器纤维19的接触状况。碳指示器纤维19的优良导电性对于识别缆绳废弃时机来说起决定性作用。在每个绳股层13、14和16中，或者在最外和最内绳股层13和16中，至少在两个绳股18中放置指示器纤维19。在少数的几种情况下，在各个绳股层13、14和16中只有一根指示器纤维19也将是足够的了。对于1∶1悬吊的电梯，一个绳股层13、14、和16的两根指示器纤维19总是通过配重6上的连接件22连接或串接在一起。而对于2∶1悬吊的电梯设备，这一连接操作是在机房中完成的。指示器纤维19是从紧固的并且总是成对连在一起的缆绳端中引出的缆绳端化合物中剥离出来的。类似地，在轿厢2上从缆绳端连接件7上引出缆绳端，并从缆绳化合物上剥离出指示器纤维19。这里，通过连续测量来搜寻出属于连在一起的碳指示器纤维，并用相同的电线把这些纤维连接起来。这些电线引入轿厢2上的一个检查控制器中。为了简化检查控制器的连接，针对各个绳股层13、14、和16分配不同的颜色。在该检查控制器中设置能够不断检查合成纤维缆绳5的所有必要的电子学元部件。

图6表示检查控制器的一个电路。借助于电压源25将一个恒定电流I_K提供给相对于配重6运行的指示器纤维19。碳指示器纤维19表现为一个电阻R。低通滤波器TP对输入脉冲进行滤波，并引导这些脉冲至阈值开关SW。阈值开关SW比较所测到的电压。在由于指示器纤维19破裂超过特定的限值时，电阻变得非常大，因而超过了允许的电压值。通过一个非易失存贮器M来存贮这个限值超出量。借助于复位键T可清除这个存贮器件M，或者该存贮器件M将它的信息传递到设在轿厢2上的逻辑系统L。通过电梯控制器自动询问逻辑系统L。按照前述的安排对每一个指示器对进行连线，并且对每一个指示器对进行不间断的检查。电梯控制器不间断地检查这个逻辑系统，并且当逻辑系统通报纤维断裂过多时该控制器断开电梯。

为了保证缆绳5有一定的残留携带能力，只有一定百分数的指示器纤维19是可以失效的。按照碳指示器纤维19的尺寸，这个可以失效的百分数数值在所有的碳指示器纤维19中占20％至80％。然后，电梯自动地移动到一个预定的停止位置，而后被断开。可在一个显示器上传送故障报告，并且通过显示器显示该故障报告。可以借助来自任何希望位置的调制解调器来查询磨损状态。

这种确认缆绳废弃时机的方法还能够检查绳股18，绳股18设在缆绳5的中间的或最内的绳股层14和16中，其中对感应检查进行可见的判断是不必要的。为了计及合成纤维缆绳5中的绳股层13、14、和16中的不同的机械应力状态，使具有适当断裂伸长度的碳指示器纤维19与各个层13、14、和16相连接。断裂伸长度略高的指示器纤维19用于最外边的指示器纤维19，它们远离压力但必须承受最大的推力负荷。借此，可保证最佳控制的缆绳磨损检查。

图7表示带有一个多色护套的合成纤维缆绳的剖面。检查该可以利用的缆绳护套表面是为了对合成纤维缆绳5是否处于适宜废弃的磨损状态进行可视的检查。为此目的，必须能保证：缆绳护套12的磨损发生在该表面上。这种磨损是由运行操作中产生的滑动量引起的。这种滑动量代表缆绳5和驱动滑轮4之间的相对运动的度量。将这一滑动量定义为缆绳5的速度和相对于缆绳速度的驱动滑轮4的速度之间的差。当缆绳5没有向驱动滑轮4运行时就涉及到滑动量了。当缆绳5在驱动滑轮4上运行时，吊在两侧的重量将会引起不同的缆绳张力，即使驱动能力足够大，在每种情况下都将发生伸长滑动。缆绳5在不同的缆绳张力的情况下在驱动滑轮4的前方和后方具有不同的应力。借此，在驱动滑轮的前方和后方产生不同的伸长度。缆绳5在驱动滑轮4上运行期间，因缆绳5的滑动使伸长度出现新的状态。对于小的缆绳力比例，在运行停止点附近由此产生滑动移动，借此在驱动能力全部消耗掉的情况下在整个环形弧上发生滑动。

缆绳5总是沿缆绳张力较大的方向在驱动滑轮4上滑动，和驱动滑轮4的旋转方向无关。伸长滑动的数量级按照缆绳护套12的驱动能力和驱动滑轮4的沟槽几何形状而变。

缆绳护套12要有一个适应于绳股结构的表面。缆绳护套12可为凸、凹相间结构。因为这里是合成纤维缆绳和铸铁或钢的驱动滑轮4的材料组合，所以这个表面不会任何磨损，从而可以在理论上认为存在一个确定的运行表面30。因为缆绳护套12是凸、凹相间的结构，所以可以用这个确定的运行表面30替代可能加在驱动滑轮4上的液体。因而，这里可被认为是产生最大磨损的地方。表面磨损终究是由径向扩大的滑动产生的，但在一定程度上也是由滑动移动产生的。从钢缆的经验可以看出，在加速路径部分将会观察到最大的变化。为了确定磨损程度，检验人员可以采取一种可见检查措施，检查该缆绳在下次检查之前是否存在足够的护套厚度，缆绳护套12是否被挤入内色层33和外色层34。挤入缆绳内部(即，第二色层33)的厚度是一个特定的厚度，它还能保证足够大的运行能力。护套12保护绳股18并产生必要的牵引能力。当检验人员用肉眼检查确认已挤入护套12的第二色层33时，他就能知道必须在可以预见的时间更换缆绳5。

为了能对合成纤维缆绳的缆绳状态作出最佳的判断，应该使用两组检查方法的组合，即通过指示器纤维19的自动检查和使用双色护套的可见护套检查。

Claims (11)

1.一种可标识适于废弃时间的电梯用合成纤维缆绳，包括：

最内层缆绳芯；

多个环形绳股层，绕缆绳芯沿径向相继排列，每一绳股由芳族酰胺纤维组成，并且至少一些所述绳股具有和电压源相连的导电碳指示器纤维，和

绕最外边一个绳股层的合成材料制成的护套；

所述合成纤维缆绳的特征在于：碳指示器纤维与绳股中的芳族酰胺纤维相比具有较低的比延伸率和较低的弯曲疲劳强度。

2.根据权利要求1的电梯用合成纤维缆绳，其特征在于：确定一绳股中碳指示器纤维的尺寸，使其断裂伸长度大约是该绳股中芳族酰胺纤维的断裂伸长度的30％到75％。

3.根据权利要求1的电梯用合成纤维缆绳，其特征在于：每一绳股层至少具有这样一个绳股，其至少具有一个碳指示器纤维，并且其特征还在于：确定各个绳股层的碳指示器纤维的尺寸使各个绳股层中的碳指示器纤维的断裂伸长度从外层向里层逐级减小。

4.根据权利要求1的电梯用合成纤维缆绳，其特征在于：碳指示器纤维和平行排列的芳族酰胺纤维扭曲或缠绕在一起。

5.根据权利要求1的电梯用合成纤维缆绳，其特征在于：碳指示器纤维在绳股中居中延伸。

6.根据权利要求1的电梯用合成纤维缆绳，其特征在于：碳指示器纤维在绳股表面上或接近绳股表面螺旋形延伸。

7.根据权利要求1的电梯用合成纤维缆绳，其特征在于：各个绳股涂敷了一种可以保护芳族酰胺纤维和碳纤维的浸渍介质。

8.根据权利要求1的电梯用合成纤维缆绳，其特征在于：给绳股层涂敷上颜色，以便能够从视觉上识别各个和相应的绳股层相关的碳指示器纤维。

9.根据权利要求1的电梯用合成纤维缆绳，其特征在于：用两个不同颜色的环形层挤制护套，其特征还在于在环形层中的外层在电梯使用期间部分磨损时，环形层中的内层的厚度足以保证缆绳的安全运行。

10.一种制备可以标识适于废弃时间的电梯用合成纤维缆绳的方法，其中合成纤维缆绳具有多个绳股，每个绳股由芳族酰胺纤维组成，并且至少一些所述绳股具有导电的碳指示器纤维，所述方法的特征在于：碳指示器纤维与芳族酰胺纤维相比具有较低的比延伸率和较低的弯曲疲劳强度，并且其特征还在于使碳指示器纤维和一电压源相连以确定其断裂。

11.一种用于电梯设备的电梯缆绳检测装置，该电梯设备具有一个在电梯井中导向并由一个带有驱动滑轮的驱动马达经合成纤维缆绳驱动的电梯轿厢，该检测装置包括：

最内层缆绳芯；

多个环形绳股层，绕缆绳芯径向相继排列，每一绳股由芳族酰胺纤维组成，并且至少一些所述绳股具有与一电压源相连的导电的碳指示器纤维；和

绕最外边一个绳股层的由合成材料制成的护套；

其特征在于碳指示器纤维与绳股中的芳族酰胺纤维相比具有较低的比延伸率和较低的弯曲疲劳强度；

与电梯用合成纤维缆绳的碳指示器纤维相连的电压源；和

一个检查控制电路，它具有表现为电阻和具有电压降的碳指示器纤维；用于将所述电压降与一预设值相比的阈值开关；用于存储每个超过预设值的电压降的存储装置；以及，一个与存储装置相连的逻辑系统，该逻辑系统受到电梯控制器的自动的询问，从而在失效的碳指示器纤维的数目超过预设的阈值时电梯控制器关掉电梯设备。

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