CN110654958B - 纤维增强的电梯带及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本文提供一种用于悬停和/或驱动电梯轿厢的带，其沿所述带的长度纵向延伸。由第一材料形成的内带层在所述带的第一侧粘合至所述多个张力元件。所述内带层形成可与电梯系统的牵引绳轮相互作用的内带表面。由第二材料形成的外带层在所述带的第二侧粘合至所述多个张力元件。所述多个张力元件位于所述第一侧与所述第二侧之间。
Description
本申请是于2016年9月6日进入中国国家阶段的PCT专利申请(国际申请日为2014年3月6日，中国国家申请号为201480076898.9，国际申请号为PCT/US2014/021135，发明名称“纤维增强的电梯带及制造方法”)的分案申请。
技术领域
本文公开的主题涉及在电梯系统中用于悬停和/或驱动电梯轿厢和/或配重装置的带。
背景技术
常规电梯系统使用由钢丝形成的绳索作为提升张力承载构件。其他系统利用由多个钢绳形成的、由钢丝形成的保持在弹性体护套中的提升带。所述绳充当承载张力构件，同时所述弹性体护套将所述绳相对于彼此保持在稳定位置，并且提供摩擦负载路径来提供用于驱动所述带的牵引力。
复合材料领域中的最近发展包括使用合成纤维如碳纤维和玻璃纤维来提供比钢更高的强度重量比。所述纤维首先用热固性树脂浸渍，并且然后固化以形成随后被弹性体包围的刚性和脆性绳索以为所述带提供牵引力。虽然具有碳纤维和热固性树脂的带相较于刚绳带将提供改进的强度与重量优点，但存在显著制造、性能和耐久性挑战。例如，在固化过程中热固性树脂的长固化循环和气孔的截留提出制造挑战。此外，所述刚性构造与所述领域中对于能够进行数千个弯曲循环而无脆性或疲劳失效的柔性带的渴望相反。
发明内容
在一个实施方案中，一种用于悬停和/或驱动电梯轿厢的带包括沿所述带的长度纵向延伸的多个张力元件。由第一材料形成的内带层在所述带的第一侧粘合至所述多个张力元件。所述内带层形成可与电梯系统的牵引绳轮相互作用的内带表面。由第二材料形成的外带层在所述带的第二侧粘合至所述多个张力元件。所述多个张力元件位于所述第一侧与所述第二侧之间。
另外或可替代地，在此实施方案或其他实施方案中，所述第一材料不同于所述第二材料。
另外或可替代地，在此实施方案或其他实施方案中，所述张力元件包括钢绳、碳纤维、聚合物纤维和/或玻璃纤维。
另外或可替代地，在此实施方案或其他实施方案中，所述多个张力元件被至少部分地封闭在基质材料中。
另外或可替代地，在此实施方案或其他实施方案中，所述内带层包括含有所述第一材料的胶带。
另外或可替代地，在此实施方案或其他实施方案中，所述外带层包括含有所述第二材料的胶带。
另外或可替代地，在此实施方案或其他实施方案中，所述内带层和/或所述外带层被热粘合至所述多个张力元件。
另外或可替代地，在此实施方案或其他实施方案中，所述第一材料是高性能聚合物纤维如高定向热塑性塑料(即Dyneema®)、芳族聚酰胺(即Kevlar®)、芳族聚醚(即PEEK、PEKK)或聚酰亚胺中的一种以增强所述内表面的耐磨性。
另外或可替代地，在此实施方案或其他实施方案中，选择所述第二材料以增强所述带的抗湿性或抗紫外线性、耐火性或振动阻尼中的一种或多种。
在另一个实施方案中，一种形成用于悬停和/或驱动电梯轿厢的带的方法包括将多个张力元件布置成沿带长度纵向延伸。将包括第一材料的内带层施加至所述多个张力元件的第一侧以形成内带表面。将包括与所述第一材料不同的第二材料的外带层施加至所述多个张力元件的第二侧，从而形成外带表面。所述多个张力元件位于所述内带表面与所述外带表面之间。
另外或可替代地，在此实施方案或其他实施方案中，在施加所述内层和/或所述外层之前，所述多个张力元件被至少部分地封闭在基质材料中。
另外或可替代地，在此实施方案或其他实施方案中，所述张力元件包括钢绳、碳纤维和/或玻璃纤维。
另外或可替代地，在此实施方案或其他实施方案中，所述内带层包括含有所述第一材料的胶带。
另外或可替代地，在此实施方案或其他实施方案中，所述外带层包括含有所述第二材料的胶带。
另外或可替代地，在此实施方案或其他实施方案中，所述内带层和/或所述外带层被热粘合至所述多个张力元件。
附图说明
图1A是具有1:1挂绳布置(roping arrangement)的示例性电梯系统的示意图；
图1B是具有不同挂绳布置的另一个示例性电梯系统的示意图；
图1C是具有悬臂布置的另一个示例性电梯系统的示意图；
图2是电梯带的一个实施方案的截面视图；并且
图3是用于电梯带的制造方法的一个实施方案的示意图。
详细描述参考附图通过实施例来解释本发明、连同优点和特征。
具体实施方式
在图1A、图1B和图1C中示出示例性牵引电梯系统10的示意图。对于本发明的理解而言并非必需的电梯系统10的特征(如导轨、安全设施)在本文中未予讨论。 电梯系统10包括电梯轿厢12，所述电梯轿厢利用一个或多个带16可操作地悬停或支撑在井道14内。一个或多个带16与一个或多个绳轮18相互作用以途经电梯系统10的各种部件。一个或多个带16也可被连接至配重装置22，所述配重装置用于帮助平衡电梯系统10并减少在操作期间位于牵引绳轮的两侧上的带张力的差值。
绳轮18各自具有直径20，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。所述绳轮中的至少一个可以是牵引绳轮52。牵引绳轮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(通过牵引)途经牵引绳轮52的一个或多个带16。
绳轮18中的至少一个可为换向器、导向器或空转绳轮。换向器、导向器或空转绳轮不由机器50驱动，但会帮助引导一个或多个带16绕过电梯系统10的各种部件。
在一些实施方案中，电梯系统10可使用两个或更多个带16以用于悬停和/或驱动电梯轿厢12。此外，电梯系统10可具有各种构造以使得一个或多个带16的两侧接合一个或多个绳轮18 (如图1A、图1B或图1C中的示例性电梯系统中所示)或一个或多个带16的仅一侧接合一个或多个绳轮18。
图1A提供1:1挂绳布置，其中一个或多个带16端接在轿厢12和配重装置22处。图1B和图1C提供不同的挂绳布置。确切地说，图1B和图1C示出轿厢12和/或配重装置22可具有在其上接合一个或多个带16的一个或多个绳轮18，并且一个或多个带16可端接在其他位置，通常端接于井道14内的结构(如用于无机器间电梯系统的井道)或机器间内的结构(用于利用机器间的电梯系统)处。在所述布置中使用的绳轮18的数目确定特定挂绳比率(例如，图1B和图1C中所示的2:1挂绳比率或不同的比率)。图1C也提供所谓的背包式或悬臂型电梯。本发明还可用于除了图1A、图1B和图1C所示的示例性类型以外的电梯系统。
带16被构造成在通过一个或多个绳轮18时具有足够柔性以提供低弯曲应力，满足带寿命要求且具有平稳操作，同时也足够坚固以能够满足用于悬停和/或驱动电梯轿厢12的强度要求。
图2提供示例性带16构造或设计的示意图。带16包括沿带16纵向延伸的多个张力元件32。张力元件32可以是由钢丝形成的绳索，或者可由其他材料如碳纤维、聚合物纤维(如芳族聚酰胺纤维)和/或玻璃纤维形成。张力元件32跨带16的宽度34横向排列，并且如上所述，沿带长度纵向延伸。在一些实施方案中，粘合剂或基质36被设置在张力元件32周围以将张力元件32保持在相对于彼此的选定位置。在一些实施方案中，基质36由热塑性聚合物如尼龙、PP (聚丙烯)、PET (聚对苯二甲酸乙二酯)、PEI (聚醚酰亚胺)或PEEK (聚醚醚酮)形成。填充剂和/或改性剂可添加至基质36以增强所述基质的选定特性，如强度、耐久性和/或摩擦特性。
带16构造是层压构造，其中张力元件32设置在带16的中间位置38处，在一些实施方案中大致上设置在带16的中心处，并且另外材料层设置在张力元件32上以形成带16的剩余部分。带16的这种构造允许在带16的分离层中使用不同的材料，并且允许基于那些层的选定特性选择那些材料。例如，在图2中所示的实施方案中，形成带16的内或牵引表面42的一个或多个内层40被施加至张力构件32并且由针对在牵引表面42与牵引绳轮52相互作用以驱动电梯系统10时的耐磨性选择的材料形成。适合用于内层40的材料包括性能聚合物如高定向热塑性塑料(即Dyneema®)、芳族聚酰胺(即Kevlar®)、芳族聚醚(即PEEK、PEKK)、聚酰亚胺、聚氨酯以及其他耐磨性聚合物。
在带16的中间部分38中，除了张力元件32之外或代替所述张力元件，可包括多个中间层44。中间层44由具有高刚度和高强度、尤其高拉伸强度的材料形成。用于中间层44的材料包括碳纤维。此外，碳纤维材料将利用细纤维以维持中间层44的高拉伸刚度，同时具有相对低的弯曲刚度以防止带16具有高刚性。
带16还包括一个或多个外层46，从而形成与牵引表面42相对的外表面48。外层46可由与内层40相同的材料形成，或可替代地可由例如比内层40的材料更有成本效益的其他材料或具有其他特性以增强带16的性能的材料形成。例如，外层46可由提供环境保护如抗湿性或抗紫外线性或耐火性或振动阻尼的材料形成。可针对耐火性使用的材料包括玻璃纤维网、Kevlar®或铝网。应了解这类环境保护材料还可用于内层40中。除了环境保护之外或代替环境保护，外层46还可包括包埋于其中以监测张力元件32的健康或状况的材料或传感器54。传感器54可将关于张力元件32的状况的信息定期传输至控制系统(未示出)。
现在参考图3，示出用于带16的制造方法的示意性图示。使用预先形成的胶带形成每个层40、44、46，其中所述层的功能材料形成至具有胶带基质材料的胶带中。正如基质36，所述胶带基质材料可以是热塑性聚合物如尼龙、PP、PET、PEI或PEEK。所述胶带然后合并至带16中，如由连续制造方法所示。所述方法利用一组或多组成型辊56，胶带形成层40、44和46连同张力构件32穿过所述成型辊。辊56施加压力至所述结构。为了使带16固化，在在此的实施方案中，所述胶带基质是热塑性聚合物，例如，然后加热所述结构以使层40、44、46彼此粘附。在其他实施方案中，粘合剂或其他手段可用于使层40、44、46彼此粘附。
本文公开的带16的结构和制造方法允许定制带16特性以实现各种各样的功能要求，并且在一些实施方案中允许所述带的健康监测。可选择所述材料以改进带16的功能寿命。所述带的各层可在没有对所述带的制造方法或其他层的显著改变的情况下针对特定要求进行定制。此外，连续制造方法降低所述带的制造成本。
虽然仅结合有限数量的实施方案对本发明进行了详细描述，但应易于理解，本发明不限于此类公开的实施方案。相反，可对本发明进行修改，以并入之前未描述但与本发明的精神和范围相称的任何数量的变化、改变、替代或等效布置。另外，虽然已描述了本发明的各种实施方案，但应理解，本发明的方面可仅包括所描述实施方案中的一些。因此，本发明并不被视为受以上描述限制，而是仅受所附权利要求书的范围限制。
Claims (10)
1.一种用于悬停和/或驱动电梯轿厢的带，其包括：
沿所述带的长度纵向地延伸的多个张力元件；
在所述带的第一侧结合至所述多个张力元件的由第一材料形成的内带层，所述内带层形成与电梯系统的牵引绳轮相互作用的内带表面；以及
在所述带的第二侧结合至所述多个张力元件的由第二材料形成的外带层，所述多个张力元件被设置在所述第一侧与所述第二侧之间。
2.如权利要求1所述的带，其中所述第一材料不同于所述第二材料。
3.如权利要求1或2所述的带，其中所述张力元件包括钢绳、碳纤维、聚合物纤维和/或玻璃纤维。
4.如权利要求1或2所述的带，其中所述多个张力元件被至少部分地封闭在基质材料中。
5.如权利要求1或2所述的带，其中所述内带层包括含有所述第一材料的胶带。
6.如权利要求1或2所述的带，其中所述外带层包括含有所述第二材料的胶带。
7.如权利要求1或2所述的带，其中所述内带层和/或所述外带层被热结合至所述多个张力元件。
8.如权利要求1或2所述的带，其中选择所述第二材料以增强所述带的抗湿性或抗紫外线性、耐火性或振动阻尼中的一种或多种。
9.一种形成用于悬停和/或驱动电梯轿厢的带的方法，所述方法包括：
将多个张力元件布置成沿带长度纵向地延伸；
将包括第一材料的内带层施加至所述多个张力元件的第一侧以形成内带表面；以及
将包括与所述第一材料不同的第二材料的外带层施加至所述多个张力元件的第二侧，从而形成外带表面，所述多个张力元件被设置在所述内带表面与所述外带表面之间。
10.如权利要求9所述的方法，其还包括在施加所述内带层和/或所述外带层之前，将所述多个张力元件至少部分地封闭在基质材料中。
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