CN1902119A - 电梯设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电梯设备，其中驱动单元(2)通过主动轮(4.1)对至少一个对电梯轿厢(3)承载的扁平皮带状的承载机构(12.1，12.2)进行驱动，其中承载机构至少在面向主动轮(4.1)的运行面上具有多个在承载机构纵向上平行伸展的肋(20.1，20.2)和每个肋具有至少两个在承载机构纵向上定向的抗拉体(22)，其中所有抗拉体(22)的总横截面面积至少占承载机构的横截面面积的25％。

Description

电梯设备
本发明涉及一种按照权利要求所述的电梯设备。
本发明类型的电梯设备具有电梯轿厢和对重，所述电梯轿厢和对重在电梯竖井内或沿露天的导向装置移动。为产生移动，电梯设备具有至少一个分别带有一个主动轮的驱动装置，主动轮通过承载和/或驱动机构对电梯轿厢和对重进行承载和将必要的驱动力传递给电梯轿厢和对重。
下面出于简明起见将承载和/或驱动机构仅称作承载机构。
在WO03/043926中披露了一种无机房电梯系统，其中采用楔形肋皮带作为电梯轿厢的承载机构。所述承载机构包括一个具有弹性材料(橡胶、弹性体材料)构成的扁平皮带体，所述扁平皮带体在其面向主动轮的运行面上具有多个在皮带纵向上伸展的肋。所述肋与在主动轮或换向轮(以下称作皮带轮)外圆上形成的与其互补的沟槽配合，以便一方面对楔形肋皮带进行导向和另一方面提高主动轮与承载机构之间的曳引能力。肋和沟槽具有三角形或梯形的，即楔形的截面。在楔形肋皮带的皮带体内嵌有在皮带纵向上定向的由金属或非金属的绳股构成的抗拉体，所述抗拉体将使承载机构具有必要的抗拉强度和纵向刚性。
在WO03/043926中披露的楔形肋皮带具有一定的缺点，即所述皮带不能最佳地满足对电梯轿厢的承载机构的要求。这样的一种承载机构必须在具有尽可能最小的尺寸和尽可能最小的自重的情况下同时具有很高的承载能力和很小的纵向弹性和其中通过尽可能最小的直径的主动和换向轮被导向。根据WO03/043926作为承载机构采用的楔形肋皮带与抗拉体的截面相比，其皮带体的截面较大，即对应于抗拉体的直径皮带体的厚度较大，和面向轮和辊的皮带体的边缘范围，特别是楔形肋的顶角距抗拉体较远。在通过必要的承载力确定的抗拉体的截面的情况下，这意味着，所披露的楔形肋皮带一方面具有多于用于皮带体的绝对必要的材料量，因此过重和过于昂贵，另一方面当承载机构围绕小直径的主动轮和换向轮运行时，在弯曲方向上较厚的皮带体的材料将以不必要的剧烈程度受到交变弯曲应力的加载，此点将会导致承载机构上形成裂纹并提前报废。特别是皮带体距离抗拉体较远的范围，即楔形肋的顶角将受到剧烈的交变应力的影响。
本发明的目的在于提出一种电梯设备，其中克服了上述缺点，电梯设备包括具有肋的扁平皮带状的承载机构，所述承载机构在采用最小的皮带轮直径和预定的曳引能力的情况下具有最小的尺寸和最小的重量，其中对抗拉体和皮带体加有尽可能小的应力，从而可以确保最佳的寿命。
根据本发明采用权利要求1表述的措施和特征实现了所述目的。
上述方案主要在于，在电梯设备中采用扁平皮带状的承载机构，承载机构至少在面向主动轮的运行面上具有多个在承载机构纵向上平行伸展的肋和每个肋具有至少两个在承载机构纵向上定向的抗拉体，所有抗拉体横截面面积总和至少占承载机构的横截面面积的25％，优选占承载机构的总横截面面积的30％-40％。在确定抗拉体的总横截面积时对由抗拉体外径确定的截面积加以考虑。
通过将应力分布在每个肋的两个抗拉体(具有必要的截面)上，实现了在承载机构围绕具有小直径的皮带轮运行时加在曳引机构上的交变弯曲应力小于每个肋采用具有相应较大的直径的唯一一个抗拉体的情况。采用所述的所有抗拉体的截面面积的总和与承载机构的截面面积之间的比例对承载机构进行定义，所述承载机构最佳地具有很小的尺寸和需用很少量的材料。最佳的很小的尺寸还将导致在皮带体中相应很小的交变弯曲应力。所以可以选用具有很小的允许的弯曲应力，但可以承受在抗拉体和皮带体之间的较高的单位面积压力的材料(橡胶、弹性体)制作皮带体。
在从属权利要求2至10中给出本发明的有益的设计和进一步设计。
根据本发明的优选的设计，在承载机构上采用具有基本圆形的截面的抗拉体，所述抗拉体的外径至少是皮带间隔的30％，优选35％-40％。所述皮带间隔系指承载机构的相邻的肋的间隔，通常在一特定的承载机构的所有的肋之间的间隔是相同的。根据此规则形成的承载机构保证了由抗拉体通过皮带体传递到主动轮或换向轮的力被最佳地分布在皮带体上和在抗拉体和皮带体之间出现的单位面积压力是很小的。因而最大限度地减小了被加载的抗拉体对皮带体切割的风险。
肋最好具有锥形截面，其边沿角度为60℃-120°，其中边沿角度优选在80°-100°的范围内。边沿角度系指一个锥形肋的两个侧面(边沿)之间存在的角度。采用60°-120°的边沿角度一方面保证了承载机构在皮带轮上运行时不会出现肋与与所述肋的形状互补的皮带轮的沟槽之间的卡固。因此减小了运行噪音以及楔形肋皮带上振动的触发。另一方面采用这种边沿角可以实现在皮带轮上对承载机构充分的导向，所述皮带轮避免了承载机构对应于皮带轮的侧偏移。
另外采用如下方式可以实现从皮带体导入抗拉体内的力的理想分布，一特定的肋的抗拉体的中点之间的间隔小于并列的肋相邻的抗拉体的中点之间的间隔最多20％。
当抗拉体的外轮廓与肋表面之间的最小间隔最多等于承载机构的总厚度的20％时，可以实现承载机构最佳的很小的尺寸和很小的重量。总厚度系指具有肋的皮带体的总厚度。
根据本发明的优选设计肋的抗拉体的设置应使分别一个外侧的抗拉体在很大程度上位于楔形肋的分别一个边沿的垂直投影的范围内。
垂直投影系指垂直于承载机构的扁平面的定向的投影，和“很大程度”系指相应抗拉体的截面积的至少90％位于所述的投影内。
根据一种特别有益的实施方式分别一个外侧的抗拉体完全设置在一个楔形肋的分别一个边沿的垂直投影(P)的范围内。
采用抗拉体在边沿范围内的两个上述定义的设置保证了在皮带轮运行时抗拉体不必被皮带体的某个位置支撑，皮带体具有最深的沟槽，所述沟槽是在肋之间的沟槽形成的。
为了实现在给定的牵引应力的情况下具有尽可能小的纵向延伸的承载机构，采用由钢丝绳构成的抗拉体。钢丝绳在应力相同的情况下的延伸小于例如由通常的塑料纤维构成的具有相同截面的抗拉体。
采用如下方式可以实现具有特别小的允许的弯曲半径的，适用于与具有很小的直径的皮带轮结合在一起应用的承载机构，钢丝绳具有小于2mm的外径和由多个绳股扭绞而成，所述钢丝绳总共包括50根以上的钢丝。
下面将对照附图对本发明的实施例加以说明。图中示出：
图1为对本发明的电梯设备的平行于电梯轿厢的正面的剖视图；
图2为根据本发明的楔形肋皮带形式的承载机构的肋侧的立体图；
图3为构成电梯设备承载机构的第一种楔形肋皮带的剖面图；
图4为构成电梯设备承载机构的第二种楔形肋皮带的剖面图；
图5为楔形肋皮带的钢丝抗拉体的截面图。
图1为安装在电梯竖井1内的本发明的电梯系统的剖视图。图中主要示出：
具有主动轮4.1的固定在电梯竖井1内的驱动单元2；
在轿厢导轨5上被导向的电梯轿厢3，具有设置在轿厢地板6下方的轿厢承载轮4.2；
在对重导轨7上被导向的对重8，具有对重承载轮4.3；
电梯轿厢3和对重8的作为楔形肋皮带12的承载机构，所述承载机构将驱动单元2的主动轮4.1的驱动力传递给电梯轿厢和对重。
(在实际的电梯设备设置有至少两个平行的楔形肋皮带。)
作为承载机构的楔形肋皮带12的一端固定在主动轮4.1下方的一个承载机构固定点10上。从该固定点10开始承载机构向下一直延伸到对重承载轮4.3上，环绕过对重承载轮4.3和从对重承载轮4.3开始一直延伸到主动轮4.1，环绕主动轮4.1和沿对重侧的轿厢壁向下伸展，在电梯轿厢的两侧分别以90°对一个设置在电梯轿厢3下方的轿厢承载轮4.2进行包绕和沿与对重8相背的轿厢壁向上伸展到第二承载机构固定点11上。
主动轮4.1的平面垂直于对重侧的轿厢壁设置和其垂直投影在电梯轿厢3的垂直投影的外面。所以重要的是主动轮4.1具有很小的直径，以便使左侧的轿厢壁与对应于所述轿厢壁的电梯竖井1的壁之间的间隔尽可能地小。另外小的主动轮直径可以使采用作为驱动单元2的具有较小的驱动转矩的无传动装置的驱动电机成为可能。
主动轮4.1和对重承载轮4.3在其外圆上具有沟槽，所述沟槽与楔形肋皮带12的肋的形状互补。在楔形肋皮带12包绕其中的一个主动轮4.1和4.3的位置处，楔形肋皮带的肋位于皮带轮的相应的沟槽内，从而确保楔形肋皮带在所述皮带轮上的完美的导向。另外由于一在作为主动轮的皮带轮4.1的沟槽与楔形肋皮带12的肋之间产生的键槽配合作用改善了曳引能力。
在承载机构对电梯轿厢3从下面包绕时，轿厢承载轮4.2与楔形肋皮带12之间不存在侧导向，这是因为楔形肋皮带的肋位于与轿厢承载轮4.2相背的一侧的缘故。但为了尽管如此仍能确保楔形肋皮带的侧导向，在轿厢地板6上设置有两个具有沟槽的导向轮4.4，所述沟槽与楔形肋皮带12的肋配合，实现侧导向。
图2示出本发明的电梯设备的作为承载机构的楔形肋皮带12.1的剖面。从图中可以看出皮带体15.1、楔形肋20.1以及嵌入皮带体内的抗拉体22。
图3为本发明的楔形肋皮带12.1的截面图，所述楔形肋皮带包括皮带体15.1和多个嵌在皮带体内的抗拉体22。皮带体15.1由一种弹性体材料构成。例如可以采用天然橡胶或多种合成弹性体。皮带体15.1的扁平侧17具有附加的覆盖层或一设置在其上的织物层。与至少驱动单元2的主动轮4.1配合的皮带体15.1的曳引面具有多个楔形的肋20.1，所述肋在楔形肋皮带12.1的纵向上延伸。图中用虚线示出皮带轮4，在皮带轮的外圆上设置有与楔形肋皮带12.1的肋20.1互补的沟槽。
楔形肋皮带12.1的每个楔形肋20.1配备有两个圆形的抗拉体22，所述抗拉体的尺寸设计应使其可以共同传递在楔形肋皮带的每个肋上出现的皮带应力。一方面这种皮带应力涉及的是皮带纵向上的纯拉力的传递，另一方面在抗拉体对皮带轮4.1-4.4包绕的情况下涉及径向的力通过皮带体向皮带轮的传递。这种抗拉体22的截面的尺寸设计应使径向力不得对皮带体切割。在对皮带轮包绕的情况下由于贴靠在皮带轮上的楔形肋皮带的弯曲将会出现附加的弯曲应力。为了将抗拉体22上出现的附加应力保持在尽可能小的程度，每个肋20.1的有待传递的力被分布在两个抗拉体上，尽管一个设置在肋中间的唯一的抗拉体可以实现楔形肋皮带较小的厚度。
经广泛的试验提出一种皮带体15.1和抗拉体22的设置，这种设置在给定的皮带轮的直径D大约为90mm，给定的牵引应力和给定的抗拉体和皮带体材料的允许的交变弯曲应力的情况下可以实现楔形肋皮带尽可能小的总截面，同时实现尽可能小的重量。具有所述特性的楔形肋皮带的重要的标准是，所有抗拉体的总截面面积至少占楔形肋皮带的截面面积的25％，优选30％-40％。
图2所示的楔形肋皮带满足此标准要求。在确定所有抗拉体的总截面面积时对在图5中示出的外径DA确定的钢丝绳的截面加以考虑。
在抗拉体的外径至少是肋间隔的30％时，每个肋具有两个抗拉体的楔形肋皮带12.1可以最佳地实现上述特性。皮带的均匀的分间隔T被称作肋间隔。
图4示出楔形肋皮带的一种变型方案，其中楔形肋20.2宽于在图2中所示的变型方案12.1和分别具有三个抗拉体。在该变型方案中同样具有所有其它的与图2所示的变型方案有关的特性。这种楔形肋皮带的优点是，相对应的皮带轮4.1、4.2、4.3制作简单。
在图3和4所示的作为承载机构的楔形肋皮带具有一大约为90°的优选边沿角β。在皮带体的楔形肋的两个边沿之间存在的角被称作边沿角。如上面有关优点的说明中所述，试验表明，边沿角对噪音的产生和振动的生成将产生决定性的作用，和80°-100°的边沿角β最佳地适用于作为电梯承载机构的楔形肋皮带，和60°-120°的边沿角β适用于作为电梯承载机构的楔形肋皮带。
图3和4示出，特定的肋的抗拉体22的中点之间的间隔A略小于并列的肋的相邻的抗拉体的中点之间的间隔B。此点是出于保持抗拉体22对肋20.1，20.2的边缘的最小的必要的间隔的考虑决定的。通过将间隔的偏差保持在尽可能小的程度，保证了由皮带体导入抗拉体内的力的均匀的分布。最好间隔A不得小于间隔B的20％。
图3和4还示出，采用如下方式实现楔形肋皮带小的尺寸和小的重量，抗拉体的外轮廓与肋的表面的间隔尽可能小。经试验，当间隔X等于承载机构的总厚度s的最多20％或等于肋20.1，20.2存在的分间隔T的最多17％，则楔形肋皮带具有最佳的特性。总厚度s系指皮带体15.1，15.2连同肋20.1，20.2的总厚度。
当一个肋20.1，20.2的抗拉体22的设置使外侧的抗拉体在很大的程度上或完全地位于楔形肋20.1，20.2的分别一个边沿的垂直投影范围内时，则可以实现楔形肋皮带12.1，12.2的特别小的尺寸和良好的运行特性。
图5示出抗拉体22的优选实施方式的截面的放大图，所述抗拉体特别适用于本发明的电梯设备中采用的楔形肋皮带。抗拉体22是钢丝绳，所述钢丝绳由具有非常小的直径的总共75根钢丝23扭绞而成。
为实现具有小的直径的皮带轮的电梯设备中承载机构的长的寿命，最好作为抗拉体22的钢丝绳由至少50根钢丝构成。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1.一种电梯设备，具有驱动机(2)，所述驱动机通过主动轮(4.1)对至少一个对电梯轿厢(3)承载的扁平皮带状的承载机构(12.1)进行驱动，其中承载机构至少在面向主动轮(4.1)的运行面上具有多个在承载机构纵向上平行伸展的具有楔形截面的肋(20.1)和多个在承载机构纵向上定向的抗拉体(22)，其特征在于，抗拉体(22)在承载机构(12.1)的横向上的分布应使其中的每个肋(20.1)精确地配备有两个抗拉体(22)，其中两个抗拉体(22)对应于相应的肋(20.1)的对称轴对称设置。
2.按照权利要求1所述的电梯设备，其特征在于，所有抗拉体(22)在承载机构(12.1)的横向上的设置应使其横截面的至少90％位于其中的一个肋(20.1)的分别一个斜边沿的垂直投影(P)内。
3.按照权利要求1或2所述的电梯设备，其特征在于，一个的肋的两个抗拉体(22)的中线之间的间隔(A)小于两个并列的肋的相邻的抗拉体的中线之间的间隔(B)。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的电梯设备，其特征在于，所有抗拉体(22)的总横截面面积占承载机构(12.1，12.2)的横截面面积的30％-40％。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的电梯设备，其特征在于，抗拉体的外径至少等于肋间隔(T)的30％。
6.按照权利要求1至5中任一项所述的电梯设备，其特征在于，肋(20.1，20.2)具有一个锥形截面，所述锥形截面具有的边沿角(β)为60°-120°。
7.按照权利要求1至6中任一项所述的电梯设备，其特征在于，在抗拉体(22)的外轮廓与肋(20.1，20.2)的表面之间的最小间隔(X)是承载机构(12.1，12.2)的总厚度(s)的最多20％。
8.按照权利要求1至7中任一项所述的电梯设备，其特征在于，抗拉体(22)由钢丝绳构成，所述钢丝绳(22)由多根绳股扭绞而成，所述钢丝绳包括50根以上的单根钢丝。

Claims (10)

1.一种电梯设备，具有驱动机(2)，所述驱动机通过主动轮(4.1)对至少一个对电梯轿厢(3)承载的扁平皮带状的承载机构(12.1，12.2)进行驱动，其中承载机构至少在面向主动轮(4.1)的运行面上具有多个在承载机构纵向上平行伸展的肋(20.1，20.2)和每个肋具有至少两个在承载机构纵向上定向的抗拉体(22)，其特征在于，所有抗拉体(22)的总横截面面积至少占承载机构(12.1，12.2)的横截面面积的25％。
2.按照权利要求1所述的电梯设备，其特征在于，所有抗拉体(22)的总横截面面积至少占承载机构(12.1，12.2)的横截面面积的30％-40％。
3.按照权利要求1或2所述的电梯设备，其特征在于，一个抗拉体(22)的外径至少等于肋间隔(T)的30％。
4.按照权利要求1、2或3所述的电梯设备，其特征在于，肋(20.1，20.2)具有一个锥形截面，所述锥形截面具有的边沿角(β)为60°-120°。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的电梯设备，其特征在于，属于一个特定的肋的相邻的抗拉体(22)的中线之间的间隔(A)比并列的肋的相邻的抗拉体的中线之间的间隔(B)最多小20％。
6.按照权利要求1至5中任一项所述的电梯设备，其特征在于，抗拉体(22)的外轮廓与肋(20.1，20.2)的表面之间的最小间隔(X)最多等于承载机构(12.1，12.2)的总厚度(s)的20％。
7.按照权利要求3至6中任一项所述的电梯设备，其特征在于，肋(20.1，20.2)的抗拉体(22)中的分别一个位于外侧的抗拉体设置在一定程度上设置在肋的分别一个边沿的垂直投影(P)的范围内。
8.按照权利要求3至6中任一项所述的电梯设备，其特征在于，肋(20.1，20.2)的抗拉体(22)中分别一个位于外侧的抗拉体完全设置在肋的分别一个边沿的垂直投影(P)的范围内。
9.按照权利要求1至8中任一项所述的电梯设备，其特征在于，抗拉体(22)由钢丝绳构成。
10.按照权利要求9所述的电梯设备，其特征在于，钢丝绳(22)由多根绳股扭绞而成，所述钢丝绳包括50根以上的单根钢丝。
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