CN110002304B - 电梯系统带的磨损检测 - Google Patents

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Abstract

一种用于电梯系统的带包括多个张力构件，所述多个张力构件沿着带宽度布置并且沿着带的长度纵向延伸，每个张力构件包括多根纤维。金属化涂层被施加到多个张力构件中的至少一个张力构件的外表面的至少一部分。金属化涂层的涂层导电率大于所述至少一个张力构件的张力构件导电率。护套材料至少部分地囊封所述多个张力构件和金属化涂层。

Description

电梯系统带的磨损检测
背景技术
本文所公开的主题涉及电梯系统。更具体地，本公开涉及电梯系统带的磨损检测，诸如具有非金属承载构件的那些。
电梯系统可用于在建筑物的各楼层之间运载乘客、货物或两者。一些电梯是基于曳引的，并且利用承载构件，诸如用于支撑电梯轿厢并且实现电梯轿厢的期望移动和定位的带。
在使用带作为承载构件的情况下，多个张力构件或绳索嵌入在共同的护套中。护套将绳索保持在期望的位置并提供摩擦负载路径。在示例性曳引电梯系统中，机器驱动曳引绳轮，带与该曳引绳轮相互作用以沿着井道驱动电梯轿厢。带通常使用由钢元件形成的张力构件，但是替代地可以使用由合成纤维或其他非金属材料(诸如碳纤维复合材料)形成的张力构件。
在碳纤维复合材料张力构件中，构件具有良好的强度与重量特性，但与由钢丝形成的张力构件相比，通常具有降低的高温性能。期望在带的使用寿命期间监测带的磨损和/或损坏。
发明内容
在一个实施方案中，一种用于电梯系统的带包括多个张力构件，所述多个张力构件沿着带宽度布置并且沿着带的长度纵向延伸，每个张力构件包括多根纤维。金属化涂层被施加到多个张力构件中的至少一个张力构件的外表面的至少一部分。金属化涂层的涂层导电率大于所述至少一个张力构件的张力构件导电率。护套材料至少部分地囊封所述多个张力构件和金属化涂层。
另外地或替代地，在该实施方案或其他实施方案中，所述至少一个张力构件由悬浮在热固性基质材料中的多根纤维形成。
另外地或替代地，在该实施方案或其他实施方案中，所述多根纤维由玻璃、液晶聚合物、玄武岩、聚酯、尼龙或芳纶材料中的一种或多种形成。
另外地或替代地，在该实施方案或其他实施方案中，多根纤维由碳纤维形成。
另外地或替代地，在该实施方案或其他实施方案中，张力构件的导电率在每米10-21到105西门子的范围内。
另外地或替代地，在该实施方案或其他实施方案中，涂层由导电率大于每米106西门子的导电材料中的一种或多种形成。
另外地或替代地，在该实施方案或其他实施方案中，涂层由一种或多种顺磁材料形成。
另外地或替代地，在该实施方案或其他实施方案中，涂层完全覆盖所述至少一个张力构件的外周界表面。
在另一个实施方案中，一种对电梯系统的带进行健康监测的方法包括将健康监测单元连接到电梯系统的带。所述带包括多个张力构件，所述多个张力构件沿着带宽度布置并且沿着带的长度纵向延伸，每个张力构件包括多根纤维。金属化涂层被施加到多个张力构件中的至少一个张力构件的外表面的至少一部分。金属化涂层的涂层导电率大于所述至少一个张力构件的张力构件导电率。护套材料至少部分地囊封所述多个张力构件和金属化涂层。经由健康监测单元在所述至少一个张力构件的金属化涂层上施加电压，并且在健康监测单元处评估一个或多个电气性质。一个或多个电气性质指示带的健康状况。
另外地或替代地，在该实施方案或其他实施方案中，一个或多个电气性质是电阻或连续性中的一个或多个。
另外地或替代地，在该实施方案或其他实施方案中，由健康监测单元检测到的开路指示损坏或破损的张力构件。
另外地或替代地，在该实施方案或其他实施方案中，利用磁感应来测量护套材料的厚度，其中金属化涂层包括一种或多种顺磁材料。
另外地或替代地，在该实施方案或其他实施方案中，经由健康监测单元测量金属化涂层上的基线电阻，并且在预定时间之后经由健康监测单元测量金属化涂层上的后续电阻。从基线电阻到后续电阻的电阻变化指示护套材料的磨损或损坏。
另外地或替代地，在该实施方案或其他实施方案中，金属化涂层经由冷喷涂或电沉积工艺中的一种而施加到张力构件。
在又另一个实施方案中，一种电梯系统包括井道、位于所述井道中的电梯轿厢、以及可操作地连接到所述电梯轿厢以沿着所述井道悬挂和/或驱动所述电梯轿厢的带。所述带包括多个张力构件，所述多个张力构件沿着带宽度布置并且沿着带的长度纵向延伸，每个张力构件包括多根纤维。金属化涂层被施加到多个张力构件中的至少一个张力构件的外表面的至少一部分。金属化涂层的涂层导电率大于所述至少一个张力构件的张力构件导电率。护套材料至少部分地囊封所述多个张力构件和金属化涂层。
另外地或替代地，在该实施方案或其他实施方案中，所述至少一个张力构件由悬浮在热固性基质材料中的多根纤维形成。
另外地或替代地，在该实施方案或其他实施方案中，所述多根纤维由玻璃、液晶聚合物、玄武岩、聚酯、尼龙或芳纶材料中的一种或多种形成。
另外地或替代地，在该实施方案或其他实施方案中，多根纤维由碳纤维形成。
另外地或替代地，在该实施方案或其他实施方案中，张力构件的导电率在每米10-21到105西门子的范围内。
另外地或替代地，在该实施方案或其他实施方案中，涂层由导电率大于每米106西门子的导电材料中的一种或多种形成。
附图说明
在本说明书结尾处具体指出并明确要求保护本主题。本公开的前述和其他特征以及优点根据结合附图进行的以下详细描述是显而易见，在附图中：
图1是示例性电梯系统的示意图；
图2是用于电梯系统的带的实施方案的截面图；
图3示出用于电梯系统的带的张力元件的实施方案；
图4示意性地示出了涂层到张力元件的实施方案的施加；和
图5示意性地示出了电梯系统带的实施方案的健康监测；
具体实施方式
本文参考附图通过举例而非限制的方式呈现了所公开的设备和方法的一个或多个实施方案的详细描述。
在图1中示出了示例性曳引电梯系统10的示意图。电梯系统10的对于本发明的理解而言并不需要的特征(诸如导轨、安全设施等)在本文中未予讨论。电梯系统10包括电梯轿厢12，所述电梯轿厢12利用一条或多条带16可操作地悬挂或支撑在井道14中。一条或多条带16与一个或多个绳轮18相互作用以围绕电梯系统10的各种部件导引。一条或多条带16还可连接到配重22，所述配重22用于帮助平衡电梯系统10并减小在操作期间位于曳引绳轮的两侧上的带张力的差。
绳轮18各自具有直径，所述直径可与电梯系统10中的其他绳轮18的直径相同或不同。绳轮中的至少一个可以是曳引绳轮52。曳引绳轮52由机器50驱动。驱动绳轮通过机器50进行的移动驱动、移动和/或推动(通过曳引)围绕曳引绳轮52导引的一条或多条带16。绳轮18中的至少一个可为转向器、偏转器或空转绳轮。转向器、偏转器或空转绳轮不由机器50驱动，但会帮助围绕电梯系统10的各种部件引导一条或多条带16。
在一些实施方案中，电梯系统10可使用两条或更多条带16以用于悬挂和/或驱动电梯轿厢12。另外，电梯系统10可具有各种配置，使得一条或多条带16的两侧接合一个或多个绳轮18，或者一条或多条带16的仅一侧接合一个或多个绳轮18。图1的实施方案示出了1:1挂绳布置，其中一条或多条带16端接在轿厢12和配重22处，而其他实施方案可利用其他挂绳布置。
带16被构造成在越过一个或多个绳轮18时具有足够柔性以提供低弯曲应力，满足带寿命要求并具有平稳操作，同时足够坚固以能够满足悬挂和/或驱动电梯轿厢12的强度要求。
图2提供了示例性带16构造或设计的截面示意图。带16包括多个张力构件24，多个张力构件24沿着带16纵向延伸并且跨过带宽度26布置。张力构件24至少部分地被包围在护套材料28中，以限制张力构件24在带16中的移动并且保护张力构件24。护套材料28限定曳引侧30，曳引侧30被配置成与曳引绳轮52的对应表面相互作用。用于护套材料28的示例性材料包括例如热塑性和热固性聚氨酯弹性体、聚酰胺、热塑性聚酯弹性体和橡胶。可以使用其他材料来形成护套材料28，前提是它们足以满足带16的所需功能。例如，护套材料28的主要功能是在带16和曳引绳轮52之间提供足够的摩擦系数，以在它们之间产生期望量的曳引。护套材料28还应将曳引负载传递到张力构件24。此外，护套材料28应是耐磨的并且保护张力构件24免受例如冲击损坏、暴露于环境因素，诸如化学品。
带16具有带宽度26和带厚度32，其中带宽度26与带厚度32的宽高比大于一。带16还包括与曳引侧30相反的后侧34和在曳引侧30与后侧34之间延伸的带边缘36。尽管在图2的实施方案中示出了八个张力构件24，但其他实施方案可以包括其他数量的张力构件24，例如4个、6个、10个或12个张力构件24。此外，虽然图2的实施方案的张力构件24是基本上相同的，但在其他实施方案中，张力构件24可以彼此不同。尽管图2的实施方案中的张力构件24的横截面是圆形的，但是应了解，在其他实施方案中可利用其他横截面形状，诸如矩形、卵形或其他形状。
现在参考图3，张力构件24包括粘结到聚合物基质42以形成张力构件24的多根纤维40。纤维40在带16长度上是连续的或不连续的或连续和不连续的组合，并且总体取向成使得纤维40长度沿着带16长度指向。纤维40可由诸如碳、玻璃、液晶聚合物、玄武岩、聚酯、尼龙、芳纶或其他聚酰亚胺材料的许多材料中的一种或多种形成。此外，纤维40可组织成组，诸如短纤纱。基质42可由例如热固性或热塑性材料形成。张力构件24还被配置成纤维40密度为每单位体积30％至70％的纤维40。在一些实施方案中，纤维40的大小、长度或周长可发生变化，并且还可有意地发生变化以提供选定的最大纤维40密度。在一些实施方案中，张力构件24可在一些实施方案中通过拉挤成型工艺而形成为薄层。在标准的拉挤成型工艺中，承载纤维40用基质材料42来进行浸渍，并被牵拉穿过加热的模具和其中基质材料42经历交联的额外的固化加热器。在一些实施方案中，干纤维结构用于形成张力构件24，其中干纤维结构的特征在于不存在基质材料。
基于玻璃、液晶聚合物、玄武岩、聚酯、尼龙、芳纶或其他聚合物纤维的张力构件24具有低导电率，例如，在每米10-6到10-21西门子的范围内。基于碳纤维的张力构件24具有较高的导电率，例如每米102到105西门子。如图2所示，涂层44被施加到张力构件24。涂层44是具有比张力构件24更高的导电率的材料，例如导电率大于每米106西门子并且可以是金属化涂层，包括但不限于铜、铁、镍或其他金属材料。参考图4，涂层44经由例如冷喷涂操作或者替代地通过诸如电沉积的另一工艺施加到张力构件24。涂层44的组分还包括基于石墨烯和分散在基础聚合物中的类似纳米结构材料的那些，条件是所述涂层的导电率大于每米106西门子。在一些实施方案中，涂层44施加在张力构件24的整个外表面上，而在其他实施方案中，涂层44仅施加到张力构件24的一个或多个选定表面。再次参考图2，在所示的实施方案中，涂层44被施加到每个张力构件24。在其他实施方案中，涂层44可以仅施加到带16的选定的张力构件24，例如，最靠近带边缘36的张力构件24，和/或最邻近带16的横向中心的张力构件24。
现在参考图5，涂层44的使用允许对带16进行健康监测，特别是监测张力构件24的破损或损坏，以及护套材料28的磨损。带16，特别是涂层44，连接到健康监测单元46。在涂层44上施加电压，并且结果指示带16和/或张力构件24的状况。例如，破损或损坏的张力构件24被检测为开路。此外，健康监测单元46可以检测护套材料28的磨损。当护套材料28磨损或腐蚀时，一个或多个张力构件24处的涂层44接触绳轮18。这样做时，当经由健康监测单元46将电压施加到涂层44时，在健康监测单元46处测量的电阻或连续性相对于当涂层44不接触绳轮18时测量的电阻或连续性而改变。在这样的应用中，当涂层44不接触绳轮18时，例如当带16是新的或进入使用时，可以获得基线电阻或连续性。可以将后续测量的电阻或连续性与基线测量值进行比较，并且当观察到变化时，这种变化指示涂层44接触绳轮18，并因此证明磨损或损坏的护套材料28。
此外，如果涂层44包括顺磁材料，诸如但不限于铁和/或镍，则可以使用磁感应方法直接测量护套材料28的厚度。这种技术已经用来检测护套材料28的部分磨损。当用顺磁材料涂覆时，张力构件24的完整性可以使用与钢加强带应用相关的现有技术中描述的磁通量泄漏技术来评估。
虽然已经结合仅有限数量的实施方案详细描述了本公开，但应该容易理解，本公开不限于这些公开的实施方案。相反，本公开可以进行修改以并入有在此之前并未描述、但在精神和/或范围上相称的任何数量的变化、改变、替换或等效布置。此外，尽管已描述了各种实施方案，但应理解，本公开的各方面可以仅包括所描述的实施方案中的一些。因此，本公开不应被视为受到前述描述限制，而是仅受所附权利要求书的范围限制。

Claims (20)

1.一种用于电梯系统的带，其包括：
多个张力构件，所述多个张力构件沿着带宽度布置并且沿着所述带的长度纵向延伸，每个张力构件包括多根纤维；
金属化涂层，所述金属化涂层施加到所述多个张力构件中的至少一个张力构件的外表面的至少一部分，所述金属化涂层的涂层导电率大于所述至少一个张力构件的张力构件导电率；和
护套材料，所述护套材料至少部分地囊封所述多个张力构件和所述金属化涂层，且
其中，所述金属化涂层的组分包括基于石墨烯和分散在基础聚合物中的纳米结构材料的组分，其中所述金属化涂层的导电率大于每米106西门子。
2.根据权利要求1所述的带，其中所述至少一个张力构件由悬浮在热固性基质材料中的所述多根纤维形成。
3.根据权利要求1所述的带，其中所述多根纤维由玻璃、液晶聚合物、玄武岩、聚酯、尼龙或芳纶材料中的一种或多种形成。
4.根据权利要求1所述的带，其中所述多根纤维由碳纤维形成。
5.根据权利要求1所述的带，其中所述张力构件的导电率在每米10-21到105西门子的范围内。
6.根据权利要求1所述的带，其中所述涂层由导电率大于每米106西门子的导电材料中的一种或多种形成。
7.根据权利要求1所述的带，其中所述涂层由一种或多种顺磁材料形成。
8.根据权利要求1所述的带，其中所述涂层完全覆盖所述至少一个张力构件的外周界表面。
9.一种对电梯系统的带进行健康监测的方法，其包括：
将健康监测单元连接到电梯系统的带，所述带包括：
多个张力构件，所述多个张力构件沿着带宽度布置并且沿着所述带的长度纵向延伸，每个张力构件包括多根纤维；
金属化涂层，所述金属化涂层施加到所述多个张力构件中的至少一个张力构件的外表面的至少一部分，所述金属化涂层的涂层导电率大于所述至少一个张力构件的张力构件导电率；和
护套材料，所述护套材料至少部分地囊封所述多个张力构件和所述金属化涂层；
经由所述健康监测单元在所述至少一个张力构件的所述金属化涂层上施加电压；和
在所述健康监测单元处评估一个或多个电气性质，所述一个或多个电气性质指示所述带的健康状况。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述一个或多个电气性质是电阻或连续性中的一个或多个。
11.根据权利要求9所述的方法，其中由所述健康监测单元检测到的开路指示损坏或破损的张力构件。
12.根据权利要求9所述的方法，其还包括利用磁感应来测量所述护套材料的厚度，其中所述金属化涂层包括一种或多种顺磁材料。
13.根据权利要求9所述的方法，其还包括：
经由所述健康监测单元测量所述金属化涂层上的基线电阻；和
在预定时间之后经由所述健康监测单元测量所述金属化涂层上的后续电阻；
其中从所述基线电阻到所述后续电阻的电阻变化指示所述护套材料的磨损或损坏。
14.根据权利要求9所述的方法，其中所述金属化涂层经由冷喷涂或电沉积工艺中的一种而施加到所述张力构件。
15.一种电梯系统，其包括：
井道；
电梯轿厢，其设置在所述井道中；和
带，其可操作地连接到所述电梯轿厢以沿着所述井道悬挂和/或驱动所述电梯轿厢，所述带包括：
多个张力构件，所述多个张力构件沿着带宽度布置并且沿着所述带的长度纵向延伸，每个张力构件包括多根纤维；
金属化涂层，所述金属化涂层施加到所述多个张力构件中的至少一个张力构件的外表面的至少一部分，所述金属化涂层的涂层导电率大于所述至少一个张力构件的张力构件导电率；和
护套材料，所述护套材料至少部分地囊封所述多个张力构件和所述金属化涂层，且
其中，所述金属化涂层的组分包括基于石墨烯和分散在基础聚合物中的纳米结构材料的组分，其中所述金属化涂层的导电率大于每米106西门子。
16.根据权利要求15所述的电梯系统，其中所述至少一个张力构件由悬浮在热固性基质材料中的所述多根纤维形成。
17.根据权利要求15所述的电梯系统，其中所述多根纤维由玻璃、液晶聚合物、玄武岩、聚酯、尼龙或芳纶材料中的一种或多种形成。
18.根据权利要求15所述的电梯系统，其中所述多根纤维由碳纤维形成。
19.根据权利要求15所述的电梯系统，其中所述张力构件的导电率在每米10-21到105西门子的范围内。
20.根据权利要求15所述的电梯系统，其中所述涂层由导电率大于每米106西门子的导电材料中的一种或多种形成。
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