CN111278759A - 包括适用于磨损检测的钢帘线的带 - Google Patents

Abstract

提出了一种包括钢帘线的带，其中钢帘线包括由钢单丝制成的股，其中最大直径的单丝至少间歇地定位于钢帘线的径向外侧处。可以通过使用钢帘线构造来获得这种配置，其中最粗的单丝定位于钢帘线的外部，这与当前实践相反。在另一个优选实施例中，最大直径的单丝在钢帘线的径向外侧处填充了股的一些谷或全部谷。因此，这些单体丝具有与钢帘线中的股相同的捻距和捻向。将最大单丝放在外部的优点是这些单丝会首先断裂，并且因此将容易通过电构件、磁构件或视觉构件进行检测。以这种方式，提供了一种带，可以比现有技术的带更容易且更方便地进行监测。

Description

包括适用于磨损检测的钢帘线的带

技术领域

本发明涉及一种包括钢帘线的带，由于诸如在电梯和起重机中，钢帘线用于起重应用。然而，本发明同样可很好地用于平带、同步带或齿形带或传送带中。

背景技术

自本世纪初以来，钢帘线增强带越来越多地用作起重应用的承载构件，例如在电梯中。在这个领域中，带的引入彻底改变了中低高度的电梯段，与宽度相比，这些带薄得多。实际上，通过使用由经过绞捻的高抗拉性单丝制成的细钢帘线，可以使带的断裂载荷超过常规电梯钢丝绳的断裂载荷，这是常规电梯钢丝绳的重量的一部分。

与现有技术的钢丝绳相比，较细钢单丝使带能够限制于小得多的弯曲半径上。因此，驱动槽轮可以具有较小直径，从而使得能够使用被连接至直接驱动电动机的较小驱动滑轮。因为在电动机与驱动槽轮之间不需要齿轮装置，所以可以使整个驱动安装紧凑化，并且因此使得能够消除上方电梯竖井机房。

电梯使用者的关注的一个问题是对承载构件的状况的监视。虽然在现有技术的电梯上，通过视觉检查诸如丝断裂或丝扭结的钢丝绳缺陷并且列出了这些缺陷，但这种方法不再适用于电梯带。实际上，在带中，钢帘线在通常呈不透明的弹性体护套中保持为彼此平行。此外，由于存在大量钢帘线，因此列出几乎不可见的精细单丝断裂不再作为一种选项。因此，电梯制造商已经提出了不同策略来监测负载构件的状况。

监测带的状况的第一种普遍想法是结合弹性体护套的非电导率来利用钢帘线的电导率。在US 8686747中，建议添加与单独钢帘线串联的标识电阻器，以便能够辨别多少钢帘线实际上已经断裂。这可以与接地的接触组合，以便检测到断裂单丝被护套刺穿。例如在同一申请人的EP 2 172 410、EP 1 275 608中更具体地描述的，还可以感测并列出钢帘线之间的附加的短路。在该申请人的另一篇公开专利EP 2 367 747中，建议仅检测每单位时间的电阻变化并对该电阻变化进行计数。

备选地，考虑了磁特性，以便能够标识单丝断裂。为此，使带中的钢帘线局部地磁化。单丝的中断将产生杂散磁场，该杂散磁场可通过感测线圈、霍尔传感器或磁阻传感器进行检测。在电梯领域中的这种方法的示例在EP 1 173 740中得到了描述。长期以来，已经知晓，将基于检测磁场变化的系统用于分析钢丝绳(参见例如EP 0 845 672)。

已经提出的其他建议是：

·为带提供规则标记，标记间距的变化给出关于负载状况和/或带磨损的信息：参见US 7,117,981；

·为带提供平行于表面涂层但埋入于表面涂层下方的彩色指示层。随着带的持续磨损，指示层变得可见：EP 1 275 608。

然而，所有以上公开专利均未公开结合监测带的方法而用于那些带的钢帘线构造。在US 2012/021130中公开了视为用于带中的一系列可能的钢帘线组件。此外，US6295799公开了一种通常在7×7构造的电梯带中使用的钢帘线构造。这些钢帘线设计都没有被优化用于通过所描述的技术来检测单丝断裂。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种带，这种带的钢帘线已经得以优化，以便允许对带中的单丝断裂的早期检测。

根据本发明的第一方面，提出了根据权利要求1的前序部分的带。该带包括通过弹性体护套被保持成彼此平行排列的钢帘线。弹性体护套在恰当的位置包裹、包围、保持钢帘线。该带具有局部地彼此正交的长度、宽度以及厚度维度，其中该长度远大于该宽度，该宽度又大于该厚度。钢帘线都平行于长度维度，并且在宽度维度上并排排列成垂直于厚度维度的单层。

钢帘线包括以帘线捻向和帘线捻距被绞捻在一起的股。股依次包括被绞捻在一起的钢单丝，钢单丝中的每根钢单丝具有单丝直径。在优选实施例中，在垂直于钢单丝的局部轴线切割时，钢单丝具有圆形横截面。钢单丝的直径与圆形横截面的平均直径对应。平均直径是如用具有平坦砧座的测微计测量的最大直径和最小直径之和的一半。钢帘线中的所有钢单丝都可以根据钢单丝的单丝直径来定序。出于本申请的目的，在相距小于8微米的限度内的多组单丝直径被视为是相等的，并且具有等于限度的平均值的标称值。

目前，钢帘线的特征是可以标识最大直径的单丝的组，这组单丝具有严格大于其余单丝的单丝直径。这必然意味着存在非空的余数，即，并非所有单丝都具有相同的最大直径。本发明的另一特征是所述最大直径的单丝中的每根单丝至少间歇地存在于钢帘线的径向外侧处。

出于本申请的目的，‘钢帘线的径向外侧’是指钢帘线的这样的一侧：在不存在弹性体护套的情况下，该侧从外部是可见的。因此，最大直径的单丝中的每根单丝将从外部至少间歇地可见。换言之，最大直径的钢单丝中的每根钢单丝将在钢帘线外侧处成平面，并且其后可以将钢帘线翻转，此后钢帘线可以再次出现在外部等。

换另一种说法，最大直径的单丝不在钢帘线的内部，并且至少间歇地出现在钢帘线的表面处。因此，最大直径的单丝存在于形成钢帘线的外层的股的外部。因此，这种特征的备选且等效的措词是‘其中所述最大直径的单丝被包括在所述股的外部钢单丝的组中、属于所述股的外部钢单丝的组’。

在备选的优选实施例中，钢股由钢单丝的组成，和/或钢帘线由股形成。

股的示例性构造为：

·带有空芯的股(诸如2根、3根、4根或5根单丝)，股以单捻距和捻向被绞捻在一起；

·类型为‘C+n×F’的单层股，其中芯单丝‘C’被特定直径的‘n’根外部单丝‘F’所包围。‘n’可以是3、4、5、6或7，但最优选的是3、4或5，这是由于在这种情况下，外部单丝直径大于芯单丝直径，从而将较粗单丝放在外部；

·类型为‘l×d₀+n×d₁+m×d₂’的分层帘线构造，前提是直径从芯向外径向增加。示例性排列1×d₀+5×d₁+10×d₂，其中d₀<d₁<d₂。

·在一个操作中以单捻距和捻向制成的单层结构，同样前提是单丝直径从芯径向向外增加。示例为3×d₀|3×d₁|3×d₂，其中d₀<d₁<d₂或1×d₀|5×d₁|5×d₂|5×d₃，其中d₀<d₁<d₂<d₃的Warrington或Seale类型。

在用于增强电梯带以及通常用于带的钢帘线的已知实施例中，具有最大单丝的单丝始终位于钢帘线的内部。参见例如US2012/0211310的图7、图8a、图8b、图9、图10、图11以及图12或US6295799的图5。这似乎是基于希望在钢帘线的不同股之间具有足够的弹性体入口。此外，通常接受的是，最大单丝将在使用期间收到大部分弯曲应力，并且因此预计会首先断裂。由于期望将断裂保持在帘线内部以便防止单丝端部从钢帘线和带中露出，因此较粗单丝被定位于钢帘线的内部。

与此相比，如权利要求1所述，本发明人提出了一种与该带完全不同的方法：与电梯带的标准方法相反，电梯带任意地且有意地将最大单丝放在钢帘线的外部。由于以下原因，这种偏离的方法是有效的：

·最大直径的单丝将首先断裂，并且由于其位于钢帘线的外部，而将会被容易地检测到。在下文中将描述用以检测断裂的最大直径的单丝的各种系统；

·由于现在将在外部找到最大直径的单丝，因此较细单丝位于钢帘线的芯或股的芯处。由于这些单丝具有较小直径，因此在这些单丝上产生的弯曲应力将较小，因此预计这些单丝的使用寿命将比具有最大直径的单丝的组更长。

·由于最大单丝直径的单丝的组将承担大部分载荷，因此只要这些单丝没有断裂，就不会存在失去断裂载荷的危险。可以容易地跟踪最大直径的单丝的完整性，因此只要单丝保持完好，就不会有明显断裂损耗；

·当最大单丝直径的单丝断裂时，这可以容易地进行检测和并用清单记录。

·如果最大直径的单丝断裂的数目和分布超过特定标准，那么可以通过更换带来防止断裂载荷的进一步损耗；

·钢帘线的配置，其中最大直径的单丝位于钢帘线的外部，同时确保股之间的足够的弹性体入口存在可能。

制成股的钢单丝的钢是普通的高碳钢，其中典型成分的最小碳含量为0.40％(例如高于0.65％)，锰含量介于0.40％至0.70％，硅含量介于0.15％至0.30％，最大硫含量为0.03％，最大磷含量为0.30％，所有百分比是重量百分比。仅存在微量的铜、镍和/或铬。当最小碳含量为约0.80重量百分比(例如0.775至0.825重量百分比)时，人们称之为高强度钢。

股的钢单丝具有至少2000兆帕(优选地高于2700兆帕)的抗拉强度，而高于3000兆帕(诸如3500兆帕)的强度是当前强度。目前，已经在极细的丝上获得最大值4200兆帕。可以通过从碳含量超过0.65重量百分比的碳的钢中将单丝冷拉制到足够的程度来获得如此高的抗拉强度。抗拉强度是单丝的断裂载荷(以牛顿(N)为单位)除以其垂直横截面积(以平方毫米(mm²)为单位)的比率；

在很大程度上，优选的是，最大直径的单丝由钢制成，以免引起其他问题，诸如电偶腐蚀(例如在单丝将由铜制成的情况下)、断裂载荷减小(由于钢是具有最大可能的抗拉强度的金属中的一种)、不相等的载荷等。然而，这并不先验地排除最大直径的单丝由可以具有有利特性的其他金属制成。

在本申请的上下文中，‘弹性体’是可以热固(需要硫化或热处理)或热塑的弹性体材料。

热固性弹性体通常是橡胶材料，诸如天然橡胶或合成橡胶。合成橡胶(比如NBR(丙烯腈丁二烯)、SBR(苯乙烯丁二烯)、EPDM(乙烯丙烯二烯单体)或CR(聚氯丁烯))或硅橡胶受到青睐。当然，可以将不同添加剂添加到聚合物中以改变其特性。

热塑性弹性体材料可以是例如热塑性聚氨酯、热塑性聚酰胺、聚烯烃共混物、热塑性共聚酯、热塑性含氟聚合物(诸如聚偏二氟乙烯)或甚至是聚甲醛(POM)。其中，衍生自聚醚多元醇、聚酯多元醇或衍生自聚碳酸酯的这些热塑性聚氨酯是最优选的。同样，这些热塑性材料可以用阻燃剂、磨损改善填料、有机或无机性质的摩擦控制填料来完成。

在另一个优选实施例中，至少最大直径的单丝是可磁化的，即，由铁磁材料制成。铁磁材料具有大于1(优选地大于50)的相对磁导率。低碳钢和高碳钢是可磁化材料。优选地，至少最大直径的钢单丝确实展示剩磁。‘剩磁’是一旦已移除了磁场仍保持的磁化强度。

通过引导带通过平行于钢帘线而定向的强恒定磁场，可以容易地使带中的钢帘线磁化。磁场可以利用永磁体生成，或者可以借助于由恒定电流馈送的电磁体生成。使带中的钢帘线磁化的备选方法是：释放弹性体的带的至少一端，并且使钢帘线与磁体的一个磁极接触，该磁极可以是电磁体或永磁体。由于高磁导率，因此磁场将保持被限制于钢帘线中。附加地，在带的另一端，钢帘线可以与相对磁极接触。

当在最大直径的单丝中发生断裂时，这将导致磁偶极子场(断裂的单丝的一端是南极，另一端是北极)的形成，该磁偶极子场可以容易地通过磁感测装置检测到。由于断裂的最大直径的单丝主要位于钢帘线的外周，因此其很少或甚至不会被重叠单丝磁屏蔽。这与现有技术的帘线相反，其中最大直径的单丝埋在钢帘线的内部。

为了使磁效应最大化，最大直径的单丝应具有足够质量，这是由于局部磁偶极子的强度将随着磁化质量而增加。单丝的每单位长度的质量随着单丝直径的平方而增加。为了使最大直径的钢单丝对质量产生的贡献(且因此对断裂载荷和轴向刚度产生的贡献)完全不同于其余单丝，相对于次小直径的钢单丝，这种钢单丝的直径必须至少大出1％且至多大出40％，或大出5％与30％之间，或甚至大出5％至25％。次小直径的钢单丝是直径刚好低于最大单丝直径的钢单丝。

针对上述推论的备选见解是：最大直径的钢单丝中的每根钢单丝的横截面积与钢帘线中的所有钢单丝的总金属横截面积的比率在2％与10％之间，或在3％与10％之间，例如在3％与7％之间。这种比率将导致磁特性和电特性的足够的局部畸变，这种局部畸变可以被检测到。

为了进一步改善带中的断裂的可检测性，本发明人提出了向钢帘线添加单体丝。单体丝由金属制成，并且属于最大直径的单丝的组。单体丝以与股相同的帘线捻距和捻向被绞捻成钢帘线。单体丝位于钢帘线的径向外侧，并且填充股之间的一些谷(valley)或全部谷。单体丝的直径大于相邻股之间的间隙。这导致正在接触的单体丝被相邻股支撑、承载。相邻股之间的间隙是限制股的两个圆之间的最小距离。仅存在一根单体丝就足以受益于本发明的优点。然而，为了钢帘线的稳定性，优选的是，股之间的所有谷都填充有一根单体丝。然后，单体丝的数目等于股的数目。单体丝充当带的磨损的‘指示符丝’，同时仍然有助于钢帘线的总体强度。

与先前实施例相比，其中较大直径的单丝间歇地存在于钢帘线的径向外侧处，这些单体丝始终出现在钢帘线的外侧。因此，如果这些单丝断裂，那么这些单丝将始终容易地被检测到，这是一个优点。

根据所选择的检测方法，单体丝可以由不同金属制成。例如，如果选择了电检测，那么可以选择丝以具有较高电阻。在这方面，推荐使用不锈钢，诸如AISI 316、AISI 304(‘AISI’代表‘美国钢铁协会’)，这是由于不锈钢具有是普通碳钢的4倍至5倍的电阻率。与使用普通碳钢时相比，电阻的变化相应地更高。然而，所提及的不锈钢不是铁磁的，并且无法通过磁性装置来检测断裂。备选地，还可以设想非钢单丝(比如铜或铜合金、铝或铝合金丝)，但断裂处的电阻的变化将较小且更难以检测。

电阻可以例如沿着单独钢帘线进行跟踪(US 8,686,747 B1)。然而，在所有单丝都平行接触时，单个单丝的断裂只会导致电阻的微小变化。只有当具有在定点处断裂的一些单丝时(例如在钢帘线完全断裂的情况下)，才会检测到异常。因此，检测电阻变化(而非电阻本身)的方法可能更合适(EP 2 367 747 B1)。

更优选的电方法可以是检测接地构件与带中的钢帘线之间的任何接触(EP 2 172410 B1)，当然这假定了弹性体护套已被断裂的单丝刺穿或护套磨损到钢帘线存在于表面处的程度。当使用这种检测方法时，本发明人建议针对坚硬且有些脆的单体丝来使用钢。例如，碳钢单丝已经被拉制到极高抗拉强度，例如超过3700兆帕。备选地，可以使用具有马氏体金相结构的钢单丝。

如果使用磁性检测方法，那么单体丝的低碳钢是更优选的，这是由于结合相对较高的剩磁，单体丝的低碳钢的磁导率为较高的。低碳钢具有碳含量介于0.04重量百分比与0.20重量百分比之间的成分。完整成分可以如下：碳含量为0.06重量百分比，硅含量为0.166重量百分比，铬含量为0.042重量百分比，铜含量为0.173重量百分比，锰含量为0.382重量百分比，钼含量为0.013重量百分比，氮含量为0.006重量百分比，镍含量为0.077重量百分比，磷含量为0.007重量百分比，硫含量为0.013重量百分比。在EP 1 173 740 B1中描述了一种可能的磁性检测系统。

当然，单体丝也可以由与股的单丝相同的钢制成。这简化了钢帘线的生产，但由于单丝具有足够大的直径和/或占据钢帘线的总横截面积的足够的横截面积，因此仍然允许检测单丝的断裂。在单丝上和在单丝上方具有高磁导率并具有导电率。

单体丝的直径优选地小于股的直径，例如小于股的直径的一半，或甚至小于股的直径的40％。如所提及的，在任何情况下，单体丝的直径必须大于相邻股之间的间隙，并且由于单体丝属于最大直径的单丝的组，因此单体丝直径大于钢帘线中的任何其他单丝。

在另一个优选实施例中，单体丝仍然在钢帘线的股的外接圆内。‘钢帘线的股的外接圆’是仍包围所有股但不一定包围单体丝的带有最小直径的圆。然而，优选地是，单体丝仍然在该圆内，使得钢帘线获得整体上更圆的横截面，这使得能够更易于加工成弹性体产品。

在另一个优选实施例中，所述钢帘线的最大直径的单丝的组由单体丝组成、与单体丝相等或与单体丝重合。这意味着单体丝是钢帘线中的最大单丝。因此，单体丝用作钢帘线的状况的早期预警，并且因此用作带的状况的早期预警。只要没有一根单体丝断裂，带就仍然处于良好状况。

在某些实施例中，单体丝可以具有低于2000兆帕的抗拉强度。通过提供冷拉制变形和/或使用具有较低碳含量(诸如例如0.40重量百分比的碳)的钢或甚至使用较低碳钢(诸如0.10重量百分比的碳)，可以获得较低强度，例如抗拉强度低于2000兆帕，例如在500兆帕至2000兆帕之间。由于这些单体丝具有最低抗拉强度以及最大单丝直径，因此在反复弯曲下单体丝必然首先断裂。

尽管通过使用这种低抗拉强度的单体丝，总体强度将减小，但这并不一定是问题。例如，可以首先将钢帘线设计成满足不具有单体丝的带的所需断裂载荷。随后通过向该钢帘线添加单体丝，带的断裂载荷只能增加。公认的安全规则是，诸如绳或带的电梯的受拉构件的断裂载荷决不应该低于原始断裂载荷的80％。通过选择单体丝的数目、直径和抗拉强度，使得所有单体丝的断裂载荷合计保持低于钢帘线(包括单体丝)的断裂载荷的20％，即使所有单体丝都在完全相同的点处断裂，也要确保符合所提及的安全规则。这在现实中很少发生(除非在带夹处或通过带的非常局部的损坏)。并且，即使带中所有钢帘线的所有单体丝都在定点处断裂，电梯中的乘客的安全也不会受到损害。

通常，人们期望单体丝的断裂能够分散在不同钢帘线上以及分散在整个带的长度上。在分离的断裂处，带的断裂载荷随着一根单体丝的断裂载荷而局部减小。在距断裂一定距离处(假定十个帘线捻距)，当断裂的单丝被弹性体保持在钢帘线中并且在钢帘线中被绞捻时，带的断裂载荷将已经恢复到正常水平。尽管单体丝被特别设计成断裂，但对于电梯中的乘客而言从不存在风险。本发明人想到的优点是采用这种与直觉相反的设计方法。正常的设计规则是人们设计具有一种坚硬且不会断裂的单丝的钢帘线。

在另一个优选实施例中，单体丝可以涂覆有电绝缘层，该电绝缘层包括聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚氨酯(TPU)、聚甲醛(POM)或聚碳氟化合物，这种聚四氟乙烯(PTFE)、全氟-烷氧基(PFA)、氟化乙烯丙烯(FEP)、乙烯四氟乙烯(ETFE)或类似聚合物可以用作均聚物或其混合物。以这种方式，只要监测到在该单体丝上的电阻，就可以检测到单独单体丝的断裂。如果绝缘层磨损，那么单体丝与电缆之间的接触也将是可检测的。

在另一个优选实施例中，至少一个或两个或更多个或所有单体丝以一定间隔局部变弱。‘局部减弱’是指断裂载荷在较短长度上(例如在小于单体丝直径的五倍或小于两倍上)局部减小。这种弱化可以通过使丝局部机械变形来实现，例如通过箍缩、挤压或压扁丝来实现。备选地，可以通过局部更改钢的金相结构来进行弱化，例如通过借助于激光脉冲使丝局部升温来进行弱化。‘以一定间隔’意味着沿着(多根)单体丝的长度反复出现弱化。反复出现可以是不规则的(即，随机的)，但优选地其是规则的或周期性的。局部弱化的点之间的距离可以在帘线捻距的十分之一到一百之间。弱化的目的是具有一个可控弱点，在该可控弱点处，填充丝将优选地且可控地断裂。

根据另一非常优选的实施例，带包括钢帘线，该钢帘线包括芯，股可能与单体丝一起被绞捻在芯周围。芯可以包括被绞捻成纱线的合成或天然有机纤维，或由合成或天然有机纤维组成。纱线还可以被绞捻成芯绳。其中，有机纤维是指由包括纯碳的碳化学类聚合物制成的纤维。纤维可以属于天然来源，诸如棉花、亚麻、大麻、羊毛、剑麻或类似材料。备选地，纱线可以由碳纤维、聚丙烯、尼龙或聚酯制成。优选地，纱线由液晶聚合物(LCP)、芳族聚酰胺、高分子量聚乙烯、超高分子量聚乙烯、聚(对亚苯基-2,6-苯并双恶唑)及其混合物的纤维制成。

更优选地，芯包括被绞捻在一起形成芯股的钢单丝，或由该钢单丝组成。可能的芯股可以是：

·单根钢单丝；

·被绞捻在一起形成芯股的2根、3根、4根或5根钢单丝；

·单层股，诸如1+3、1+4、1+5、1+6、1+7或1+n，这表示单根钢单丝，分别有3根、4根、5根、6根、7根或‘n’根单丝围绕该单根钢单丝被绞捻；

·分层型帘线，诸如3+6、3+9、1+6+12、3+9+15、4+10+16，其中每个连续的层都包含更多单丝。各层在另一层顶部被绞捻在一起，其中每一层至少在捻距和/或捻向上不同；

·单捻绳，其中所有单丝均以相同捻向和捻距被绞捻，诸如紧凑型帘线、Warrington股，Seale股，诸如3|9、3|3|6、1|5|5|5、1|6|6|6等。

芯直径可以借助于具有平行的圆形砧座的测微计来测量，其中砧座具有至少为捻距的直径，例如14毫米。出于本申请的目的，作为芯直径，截取了最大的直径，该直径如在垂直于股的平面上的不同角度上确定。以相同方式，可以确定股的直径。优选实施例是芯直径小于股直径。

当将外部股的数目限制为三、四或五时，当人们想要获得在使用期间稳定的钢帘线时，芯直径必然小于外部股直径。其中，‘在使用期间稳定’是指单丝和股在使用期间不会彼此过度移动。同样，当股的数目为三、四或五时，在股之间形成的谷变大时，单体丝的直径最大。例如，当使用六根股时，每根股包括钢单丝(六根外部钢单丝围绕该钢单丝被绞捻)——通常称为7×7构造——单体丝的直径约等于外部钢单丝，这是不太优选的情况。

在钢帘线的另一个优选实施例中，单体丝具有至少0.25毫米的直径。然后，可能地，所有其他单丝都小于0.25毫米，从而使单体丝在钢帘线中最大。钢帘线的总直径优选地小于3毫米，或小于2毫米，或甚至小于1.8毫米，例如约1.5毫米。由于外部股之间的谷深度与钢帘线的直径成比例，因此太大的直径会导致填料直径过大，从而导致过早破坏和极高弯曲刚度。因此，在不考虑其他特性的情况下，不能将钢帘线简单地按比例调整到更大直径。因此，本发明人将本发明的实际应用限制于最大直径为0.50毫米或甚至低于0.40毫米(例如低于或等于0.35毫米)的单体丝。然后，所有其他单丝也必须低于该直径。

为了使带中的断裂单丝刺穿弹性体护套并且变得可见，或为了使滚轴接触地面以检测断裂，优选的是带的表面与任何一根钢帘线之间的最近距离足够短。例如，该最近距离小于最大直径的钢单丝的直径的十倍、五倍、四倍或甚至三倍。另一方面，该距离不应太小，在某种意义上说，从带表面磨损到钢帘线的时间必须比钢帘线的首次断裂出现的时间长。例如，最近距离应大于最大直径的单丝的直径的一半、一倍或两倍。‘带的表面与任何一根钢帘线之间的最近距离’是指在钢帘线的外表面与带的外表面之间的所有距离中的最小距离，如在带的垂直横截面上测量的。该设计规则可以应用于上述所有实施例。

当出现单丝断裂时，现在可以应用不同清单记录规则：

·最大直径的单丝的单次断裂是带开始磨损的指示，但还不是更换带的理由；

·如果在沿着带的一定长度内检测到局部集合的断裂，那么这是带已接近其使用寿命结束的指示；

·如果带中的断裂总数超过规定数目，那么需要更换带；

当然，还可以考虑其他策略。

附图说明

图1a是体现本发明原理的带的横截面；

图1b是图1a的带中所使用的钢帘线的横截面的实施例。

图2是在本发明的带中使用的具有单体丝的钢帘线。

图3是用于本发明的带的具有单体丝的另一钢帘线。

图4示出了具有局部平坦部的单体丝。

具体实施方式

在图1a中，描绘了本发明的带以及带的横截面。带具有指示为‘L’的长度尺寸、指示为‘W’的宽度以及指示为‘t’的厚度。钢帘线101具有指示为‘D’的直径。钢帘线被包裹在聚合物104中，在这种情况下，该聚合物是如现有技术中已知的酯多元醇类热塑性聚氨酯。带的表面与任何一根钢帘线之间的最近距离用‘Δ’指示。例如，成比例地说，带的长度可以是数百米，而带的宽度是20毫米且厚度是2.83毫米。钢帘线的直径‘D’为1.77毫米。带的表面与任何一根钢帘线之间的最短或最近距离‘Δ’为0.53毫米。

在图1b中用放大图示出了钢帘线101的结构。钢帘线101包括五根股102，这些股缠绕在芯108周围，其中在S方向上捻距为17毫米。股102由中心钢单丝110组成，五根外部钢单丝106被绞捻在该中心钢单丝周围，其中在Z方向上捻距为12毫米。外部单丝的直径为0.23毫米。中心单丝110的直径为0.18毫米。芯的结构本身对本发明而言并不重要，只要该结构不包含比股的外部单丝更大的单丝即可。在这种情况下，已经选择了由钢单丝组成的芯，该芯由直径为0.15毫米的中央单丝制成，直径为0.18毫米的五根单丝缠绕在该中央单丝周围，其中在Z方向上捻距为10毫米。股之间的间隙是0.028毫米。对于带的扭转行为而言，有利的是在相邻钢帘线之间反映钢帘线的捻向。

因此，最大直径的单丝的组由大小为0.23毫米的外部钢单丝106形成，该大小大于大小为0.18毫米和0.15毫米的其余单丝。这些最大直径的单丝描述了围绕0.18毫米的中心单丝的螺旋部。并且，股本身以螺旋形状被绞捻在芯周围。因此，在钢帘线的一定长度上，最大直径的单丝中的每一根单丝将到达钢帘线的表面。换言之：最大直径的单丝间歇地存在于钢帘线的径向外侧处。

在此示例中，0.23毫米的最大直径的单丝相对于大小为0.18毫米的次小直径的单丝大27.8％。帘线的总横截面积为1.31平方毫米，而单根最大直径的单丝的横截面积为0.0415平方毫米，即，帘线的总横截面积的3.2％。注意，带的表面与任何一根钢帘线之间的最近距离是最大直径的单丝的直径的2.3倍。

最大直径的单丝由碳含量为约0.725重量百分比的碳的碳钢制成。钢具有约100的相对磁导率。由于碳钢是铁磁的，并且可以在使用之前或甚至在使用期间容易地被磁化。在使用期间，可以将带引导通过恒定磁场，例如通过DC电磁体生成的恒定磁场。DC磁体不必永久地有效，偶尔有效即可，例如在进行带检查之前，恢复剩磁损耗足以使任何断裂的最大直径的单丝被磁性检测器检测到。

图2描述了图1a的带中的钢帘线的备选实施例。钢帘线200包括五根股202，这些股被绞捻在芯208周围，其中在S方向上捻距为16.3毫米。股202由直径为0.23毫米的五根外部钢单丝206制成，这五根外部钢单丝被绞捻在直径为0.17毫米的中心钢单丝210周围，其中在Z方向上为捻距12毫米。芯208由直径为0.22的三根钢单丝209制成，钢单丝209以10Z的捻距被绞捻。关于此构造的特别之处在于：这一构造包括五根单体丝204、204’、204”、204”’和204””，这些单体丝填充了钢帘线的径向外侧处的股之间的所有谷，并且具有与钢帘线中的股相同的捻距和捻向。单体丝具有0.25毫米的直径，并且由于这些单体丝是最大单丝，因此这些单体丝是最大直径的单丝的组。

帘线的配置可以方便地用帘线公式表示：

[(3×0.22)_10z+5×(0.17+5×0.23)_12z|5×0.25]_16.3S

在钢帘线的镜像中，用‘s’替换每个‘z’，并且反之亦然。

该公式必须解读如下：

·十进制数字指示单丝的直径，整数指示单丝或股的数目；

·支架包含单丝和/或股，这些单丝和/或股以一个步骤放置在一起；

·下标指示以毫米为单位的捻距和方向；

·加号指示‘+’两侧的项被放置在一起，具有不同捻距和/或方向；

·笔划指示‘|’两侧的项以相同捻距和/或方向被放置在一起。

股‘z’的捻向与帘线‘S’的捻向相反。单体丝204至204””都保持在与股202相切的外接圆212内，从而产生具有光滑外表面的钢帘线。单体丝204的直径为0.25毫米，并且比次小的直径为0.23毫米的股单丝206大。实际上，单体丝的直径相对于次小直径的钢单丝大8.7％。单体丝的直径也大于股之间的间隙，在这种情况下该间隙为0.008毫米。

单体丝由AISI 304不锈钢(SS)制成，该不锈钢的电阻是碳钢的五倍。单体丝还具有1750兆帕的明显较小的抗拉强度，这低于其他碳钢单丝的抗拉强度。因此，它们是带的良好磨损指示符。然而，由于AISI 304奥氏体不锈钢的导磁率即使在通过丝拉制进行冷加工之后仍保持在10之下，因此无法通过磁性装置容易地检测到断裂。

简洁的计算将表明，在电梯带中的钢帘线的整个长度中的单根单体丝的断开只会导致该钢帘线上的电阻的边际变化。为了改善通过电装置进行的检测，更优选的是用电绝缘塑料涂覆不锈钢。然后，由于单体丝与其余的钢帘线电绝缘，因此即使在平行截取时也可以通过测量单独单体丝的电阻来容易地检测单体丝的断裂。

下面的比较表1展示了与0.725重量百分比的碳的不具有单体丝的现有技术帘线(‘现有技术’)相比，在使用0.725％的碳钢时的帘线的特征。

特性	0.725重量百分比的C	现有技术
			抗拉强度(兆帕)
0.22毫米	2960	2960
			0.17毫米	2960	2960
0.23毫米	2880	2880
			(SS)0.25毫米	1750	－
直径(毫米)	1.73	1.73
			金属横截面(平方毫米)	1.51	1.27
金属填充因数(％)	64	54
			平均断裂载荷(N)	3558	3340

表1

单体丝中的每根钢单体丝占帘线的总横截面积的3.25％。

单体丝对断裂载荷产生的贡献可以通过以下过程容易地评估：

·首先确定钢帘线的断裂载荷。结果为‘A’牛顿。

·从钢帘线中，移除单体丝。这可以容易地实现，这是由于单体丝在钢帘线的外侧处。

·测量其余帘线的断裂载荷：结果为‘B’牛顿。

然后，单体丝对总断裂载荷产生的贡献为100×(A-B)/A，以百分比为单位。在0.725重量百分比的C的上述情况下，单体丝对断裂载荷产生的贡献为8.5％。因此，如果在使用期间所有单体丝都将在定点处断裂，那么仍将保留91.5％的原始断裂载荷。应注意，无论单体丝的断裂载荷是多少，单体丝将始终有助于钢帘线的断裂载荷。

根据第二实施例，建议了以下制造的帘线300，帘线的横截面在图3中示出：

[(3×0.15)_9z+4×(0.19+5×0.265)_14z|4×0.28]_16.3S

镜像使得所有捻向翻转。股之间的间隙为0.009毫米。

在这种情况下，已经使直径为0.28毫米的单体丝304、304’、304”、304”’内凹，以局部减小抗拉强度，以便获得受控弱点。为此，在彼此同步运行的两个齿轮之间引导单体丝。调整齿轮之间的相位，以使齿面朝彼此(不存在齿轮啮合)。齿轮齿之间的间隙在单体丝直径的0.70至0.95之间进行调整。现在，线在两个齿轮之间被引导，两个平坦部彼此成直径地形成。这在图4中进行描绘，其中线304示出了在平坦部320之间为圆形的横截面324。在平坦部(其小于金属线长的直径的两倍)处，使横截面326平坦化。

平坦部320导致单体丝的断裂载荷降低10％，从而导致钢帘线的断裂载荷总体降低2％，这是很小的。平坦部产生受控断裂位置。如果所有单体丝将在定点处断裂，那么这只会导致断裂载荷降低14.3％，即，仍保持85.7％的原始断裂载荷。

随着单体丝被局部地平坦化，平坦部将维持单体丝与外部股之间的间隙。这种间隙预期会改善弹性体渗透到钢帘线的芯中，这是另一优点。

Claims (16)

1.一种带，包括通过弹性体护套被保持成彼此平行排列的钢帘线，所述钢帘线包括以帘线捻向和帘线捻距被绞捻在一起的股，其中所述股包括被绞捻在一起的钢单丝，所述钢单丝中的每根钢单丝具有单丝直径，

其特征在于：

在所述钢帘线中，最大直径的单丝的组具有严格大于所述单丝中的其余单丝的单丝直径，并且其中所述最大直径的单丝中的每根单丝至少间歇地存在于所述钢帘线的径向外侧处。

2.根据权利要求1所述的带，其中最大直径的单丝的所述组由具有大于50的相对磁导率的钢制成，并且其中至少所述最大直径的单丝具有剩磁。

3.根据权利要求1或2所述的带，其中所述最大直径的单丝的直径相对于次小直径的钢单丝至少相差1％、且至多相差40％。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的带，其中在最大直径的钢单丝的所述组中的所述单丝中的每根单丝的横截面积在所述钢帘线的总横截面积的2％与10％之间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的带，其中所述钢帘线还包括由金属制成的单体丝，所述单体丝属于最大直径的单丝的所述组，所述单体丝以所述帘线捻距和捻向被绞捻，所述单体丝填充所述钢帘线的所述径向外侧上的相邻股之间的一些谷或全部谷，其中所述单体丝的所述直径大于所述相邻股之间的间隙。

6.根据权利要求5所述的带，其中所述单丝保留在所述钢帘线的所述股的外接圆内。

7.根据权利要求5或6所述的带，其中所述钢帘线的最大直径的单丝的所述组由所述单体丝组成。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的带，其中所述单体丝具有单体丝抗拉强度，所述单体丝抗拉强度低于所述钢帘线中的任何其他所述钢单丝的抗拉强度。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的带，其中所述钢帘线的所述单体丝具有总单体丝断裂载荷，所述总单体丝断裂载荷低于所述钢帘线的断裂载荷的20％。

10.根据权利要求5至9中任一项所述的带，其中所述钢帘线中的至少一根钢帘线的所述单体丝中的至少一根单体丝被涂覆有电绝缘层。

11.根据权利要求5至10中任一项所述的带，其中所述钢帘线中的至少一根钢帘线的所述单体丝中的至少一根单体丝以一定间隔被局部弱化。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的带，其中所述钢帘线还包括芯，所述股围绕所述芯被绞捻。

13.根据权利要求12所述的带，其中所述钢帘线中的所述芯包括形成芯股的钢单丝。

14.根据权利要求13所述的带，其中所述芯股具有芯股直径，所述股具有股直径，其中所述芯股直径小于所述股直径。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的带，其中所述钢帘线中的股的数目为三、四或五。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的带，其中所述带的表面与所述钢帘线中的任一根钢帘线之间的最近距离大于所述最大直径单丝的所述直径的一半、并且小于所述最大直径单丝的所述直径的十倍。

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