一种承载体及使用该承载体的电梯用绳索.pdf

本发明公开一种承载体，其特征在于，采用金属纤维增强树脂基复合材料制备而成，其中树脂基渗透至每一金属纤维的表面并将所有金属纤维彼此接合起来且在所述金属纤维被破断后依然被树脂基固定在其原有位置。本发明还公开了彩印该承载体制备的电梯用拉伸绳索。本发明主要的优点是，(1)在承载力相同的情况下，该拉伸绳索增大了与曳引轮的接触面积，受力更加均匀，提高了涂覆层的寿命，(2)该绳索中承载体厚度通常不超过2.5mm，曳引轮直径可以降低至200mm以下。本发明的拉伸绳索在使用中，需要牵引滑轮具有与该绳索外形互补的沟型，以便电梯运行中两者之间能够良好啮合，提高绳索的导向性并抑制偏磨的发生。

1.  一种承载体，其特征在于，采用金属纤维增强树脂基复合材料制备而成，其中树脂基渗透至每一金属纤维的表面并将所有金属纤维彼此接合起来且在所述金属纤维被破断后依然被树脂基固定在其原有位置。

2.  如权利要求1所述的承载体，其特征在于，所述金属纤维与树脂基的体积比不低于9∶1。

3.  如权利要求1所述的承载体，其特征在于，所述金属纤维为连续金属纤维或连续金属纤维束，连续金属纤维或连续金属纤维束在承载体中相互独立且长度方向是相互平行的。

4.  如权利要求1所述的承载体，其特征在于，所述金属纤维由连续金属纤维或连续金属纤维束经过编织，形成一个整体，然后渗入树脂基并最终成型为金属纤维增强树脂基复合材料。

5.  如权利要求4所述的承载体，其特征在于，单一的所述连续金属纤维直径小于15μm。

6.  如权利要求1所述的承载体，其特征在于，所述承载体径向截面为圆形。

7.  如权利要求1所述的承载体，其特征在于，所述承载体径向截面为矩形。

8.  如权利要求7所述的承载体，其特征在于，所述矩形的长宽比通常不小于4。

9.  如权利要求1所述的承载体，其特征在于，在所述矩形较长的两个边上均匀分布至少一个凹槽。

10.  如权利要求9所述的承载体，其特征在于，所述凹槽数量不小于2。

11.  如权利要求10所述的承载体，其特征在于，被凹槽分隔开的局部长度依旧大于承载体的厚度。

12.  如权利要求9所述的承载体，其特征在于，所述凹槽为V形或圆弧形。

13.  使用权利要求1至12任一项权利要求所述的承载体的电梯用拉伸绳索，其特征在于，由能够独立承载的至少一个权利要求1至12任一项权利要求所述的承载体以及包覆在所述承载体外表面上的包覆层组成。

14.  如权利要求13所述的电梯用拉伸绳索，其特征在于，所述电梯用拉伸绳索径向截面基本为矩形形状。

15.  如权利要求13所述的电梯用拉伸绳索，其特征在于，一根电梯用拉伸绳索只含有单一的承载体。

16.  如权利要求13所述的电梯用拉伸绳索，其特征在于，一根电梯用拉伸绳索中具有多根独立承载体，它们沿电梯用拉伸绳索长度方向平行排列，相互之间利用包覆层填充和隔离。

17.  如权利要求13所述的电梯用拉伸绳索，其特征在于，所述包覆层由非金属弹性体材料制成。

18.  如权利要求17所述的电梯用拉伸绳索，其特征在于，所述非金属弹性体材料选用聚氨酯弹性体材料、氯丁橡胶或氢化丁腈橡胶。

19.  如权利要求17所述的电梯用拉伸绳索，其特征在于，在制备包覆层的材料复合有自润滑材料，以控制包覆层与曳引轮之间的摩擦系数为0.2-0.6。

一种承载体及使用该承载体的电梯用绳索
技术领域
本发明涉及电梯用绳索技术领域，特别涉及一种承载体及使用该承载体的电梯用拉伸绳索。
背景技术
当今的曳引式电梯主要利用两条或多条钢丝绳连接电梯轿厢和配重，通过钢丝绳与曳引绳轮之间相互作用力，牵引轿厢上下运动，达到人员或货物的运输目的。钢丝绳的失效及寿命是电梯运行品质及安全中不可忽视的问题。考虑钢丝绳的寿命及电梯安全，GB7588中要求曳引轮与钢丝绳的直径比值不得低于40:1。传统钢丝绳直径通常≥8mm，因此对应的绳轮直径需要不小于320mm。如此之大的绳轮，不仅降低了井道空间的利用率，而且增加了安装强度和曳引机成本。此外，为了适应井道尺寸限制，电梯系统在井道内的布局通常要求钢丝绳通过两个或两个以上绳轮。绳轮数量的增加，严重降低了传统钢丝绳的使用寿命。由于钢丝绳和曳引轮之间显著的硬度差，容易引发曳引轮的不均匀磨损，进而导致钢丝绳寿命的降低、电梯运行品质的下降，甚至引发电梯安全问题。在愈加重视安全与节能的今天，降低绳轮直径，增加钢丝绳及曳引轮寿命正逐渐成为提高电梯企业竞争力的重要手段之一。
为解决传统钢丝绳曳引系统配置以及寿命问题，曳引绳扁平化成为电梯企业普遍采用的一种手段，并取得了一定的成果。当前应用的扁平曳引绳主要有内部承载体和外部耐磨的裹覆层组成，依据承载体分为金属和非金属两类，即(1)金属承载体，即捻制结构的钢丝绳，此类曳引绳通常称为扁平钢带。扁平钢带中多根独立承载体沿曳引绳长度方向平行间隔排列。相关专利有CN100564222、CN 1902119B、CN101497413等；(2)非金属承载体，即碳纤维等非金属纤维增强树脂基复合材料。其中碳纤维增强树脂基复合材料为承载体的扁平带已获得应用，通常称为碳纤维带。相关专利有CN103287947A。
以上各种专利产品在很多方面克服了传统钢丝绳的不足，但自身也存在 一些问题。扁平钢带中的承载体，依据为捻制钢丝绳结构，钢丝绳内部钢丝之间的内摩擦不可避免，当发生断丝后，穿出裹覆层，影响电梯运行。而碳纤维带制造成本较高，不适合广泛应用。因此需要对各因素进行综合分析，进而开发一种新型的电梯用扁平化绳索，一方面发挥扁平带优势，另一方面弥补钢带和碳纤维带的不足。
发明内容
本发明主要解决以上出现的多种问题而提供一种材质为钢纤维增强树脂基复合材料的承载体以及使用该承载体的电梯用拉伸绳索，在保证曳引轮直径极大降低的同时，明显提高其使用寿命，减少维保成本，并避免电梯运行品质的下降。而且，电梯曳引轮直径的大幅降低，有利于主机体积的减小，显著缩减电机制造成本和建筑成本。
为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：
综合评估已有专利发明的优缺点以及电梯运行的实际情况，本发明的承载体采用金属纤维增强树脂基复合材料制备而成，其中树脂基渗透至每一金属纤维的表面并将所有金属纤维彼此接合起来且在所述金属纤维被破断后依然被树脂基固定在其原有位置。
在本发明的一个优选实施例中，所述金属纤维与树脂基的体积比不低于9∶1。
在本发明的一个优选实施例中，所述金属纤维为连续金属纤维或连续金属纤维束，连续金属纤维或连续金属纤维束在承载体中相互独立且长度方向是相互平行的。
在本发明的一个优选实施例中，所述金属纤维由连续金属纤维或连续金属纤维束经过编织，形成一个整体，然后渗入树脂基并最终成型为金属纤维增强树脂基复合材料。经过编织的金属纤维能够有效的防止承载体中裂纹的扩展，更为结实耐用。
在本发明的一个优选实施例中，单一的连续金属纤维直径通常小于15μm，具有很高的抗拉强度和抗弯曲疲劳性能。如此纤细的纤维在破断后，将被固定在原有位置，很难穿出包覆层，仍旧起到材质的增强作用，保持绳索强 度。
在本发明的一个优选实施例中，所述承载体径向截面为圆形。
在本发明的一个优选实施例中，所述承载体径向截面为矩形。
在本发明的一个优选实施例中，所述矩形的长宽比通常不小于4。
在本发明的一个优选实施例中，在所述矩形较长的两个边上均匀分布至少一个凹槽。
在本发明的一个优选实施例中，所述凹槽数量不小于2。
在本发明的一个优选实施例中，被凹槽分隔开的局部长度依旧大于承载体的厚度。该设计使绳索在宽度方向上的柔性增加，能够用于一些需要曳引绳扭转的电梯结构之中。
在本发明的一个优选实施例中，所述凹槽为V形或圆弧形。
使用上述承载体的电梯用拉伸绳索，由能够独立承载的至少一个承载体以及包覆在所述承载体外表面上的包覆层组成。
在本发明的一个优选实施例中，所述电梯用拉伸绳索径向截面基本为矩形形状。
在本发明的一个优选实施例中，一根电梯用拉伸绳索只含有单一的承载体。
在本发明的一个优选实施例中，一根电梯用拉伸绳索中具有多根独立承载体，它们沿电梯用拉伸绳索长度方向平行排列，相互之间利用包覆层填充和隔离。
在本发明的一个优选实施例中，所述包覆层由非金属弹性体材料制成。
在本发明的一个优选实施例中，所述非金属弹性体材料选用聚氨酯弹性体材料、氯丁橡胶或氢化丁腈橡胶等具有良好耐磨、耐老化、耐水、耐油性能的非金属弹性体。优选为聚氨酯弹性体材料。电梯运行过程中，拉伸绳索在通过曳引轮时发生弯曲，由于曲率的差异，各承载体之间存在相对的位移，采用聚氨酯弹性体材料间隔能有效避免相邻承载体在此位移过程中的磨损。此种情况下，承载体间的聚氨酯弹性体材料要发生变形，因此要保证一定的柔性和厚度，避免反复受力变形导致的失效。而且，要选择良好的粘结剂和工艺，使聚氨酯弹性体材料与承载体之间具有良好的结合力。此拉伸绳索通 过表面的聚氨酯弹性体材料与曳引轮接触，因此首先要考虑的是具有高的耐磨性以及一定的厚度。同时，为了保证聚氨酯弹性体材料包覆层的寿命，以及电梯运行的需要。
在本发明的一个优选实施例中，在制备包覆层的材料复合有自润滑材料，以控制包覆层与曳引轮(钢或球墨铸铁)之间合理的摩擦系数，最好控制在0.2-0.6。
在本发明的一个优选实施例中，所述的电梯用拉伸绳索在使用中，需要牵引滑轮具有与该绳索外形互补的沟型，以便电梯运行中两者之间能够良好啮合，提高绳索的导向性并抑制偏磨的发生。
本发明主要的优点是，(1)在承载力相同的情况下，该拉伸绳索增大了与曳引轮的接触面积，受力更加均匀，提高了涂覆层的寿命，(2)该绳索中承载体厚度通常不超过2.5mm，曳引轮直径可以降低至200mm以下。本发明的拉伸绳索在使用中，需要牵引滑轮具有与该绳索外形互补的沟型，以便电梯运行中两者之间能够良好啮合，提高绳索的导向性并抑制偏磨的发生。
附图说明
图1为使用本发明电梯用拉伸绳索的一个电梯实施例。
图2为本发明电梯用拉伸绳索的第一实施例示意图。
图3为本发明电梯用拉伸绳索的第二实施例示意图。
图4为本发明电梯用拉伸绳索的第三实施例示意图。
图5为本发明电梯用拉伸绳索的第四实施例示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
电梯实施例
图1给出了使用本发明电梯用拉伸绳索的一个电梯实施例。
该电梯主体结构包含曳引绳索1(即为本发明所称的电梯用拉伸绳索)、电梯轿厢2、对重3、曳引机4、曳引轮5，反绳轮6、绳头7，绕绳比为2:1。 不小于两根的曳引绳索1跨过曳引机4，其两端分别连接电梯轿厢2和对重3。曳引机4上的曳引轮旋转，依靠摩擦力带动曳引绳索1运动，从而使电梯轿厢2上下运动。
电梯用拉伸绳索第一实施例：
图2给出了本发明第一实施例的电梯用拉伸绳索的径向截面示意图。如图所示，图中所示的电梯用拉伸绳索，由一个包覆层10和1根承载体20所组成。包覆层10和承载体20横截面轮廓均为矩形，并做圆角处理。
承载体20的两个长边上各均匀分布2个凹槽21，将承载体20的长边分为等长的3个局部。图2中，承载体20横截面上凹槽为V形，V形底部为圆角。V形截面的深度l不超过承载体厚度的1/4,开口角度γ范围15°-30°。
包覆层10为采用非金属弹性体材料制成，具体采用聚氨酯弹性体材料制成。该聚氨酯弹性体材料包覆在承载体的外围。该聚氨酯弹性体材料要选择良好的粘结剂和工艺，使聚氨酯弹性体材料与承载体20之间具有良好的结合力。此电梯用拉伸绳索通过表面的聚氨酯弹性体材料与曳引轮接触，因此首先要考虑的是具有高的耐磨性以及一定的厚度。同时，为了保证聚氨酯弹性体材料涂覆层的寿命，以及电梯运行的需要。
另外在聚氨酯弹性体材料中复合有自润滑材料，具体为塑料短纤维，以控制包覆层与曳引轮(钢或球墨铸铁)之间合理的摩擦系数，最好控制在0.3-0.6。
承载体20中的钢纤维单丝为连续钢纤维，其抗拉强度高于2000MPa，并被编织成一个完整的增强体，然后渗入环氧树脂作为基体材料。钢纤维单丝的直径小于10μm。承载体20中的钢纤维单丝与环氧树脂的体积比不低于9∶1。
电梯用拉伸绳索第二实施例：
图3给出了本发明第二实施例的电梯用拉伸绳索的径向截面示意图。该实施例与第一实施例的电梯用拉伸绳索的区别在于承载体20径向截面上凹槽21a为半圆形，半径r不超过承载体20厚度的1/8。其余同第一实施例的电梯用拉伸绳索
电梯用拉伸绳索第三实施例：
图3给出了本发明第三实施例的电梯用拉伸绳索径向截面示意图。如图所示，图中所示的电梯用绳索，由一个包覆层30和多根承载体40所组成。多根承载体40沿平行于电梯用拉伸绳索长度方向等距的嵌入包覆层30中。承载体40径向截面为矩形。包覆层30为采用非金属弹性体材料制成，具体采用聚氨酯弹性体材料制成。该聚氨酯弹性体材料填充于各承载芯线之间，并包覆在拉伸绳索外围。电梯运行过程中，电梯用拉伸绳索在通过曳引轮时发生弯曲，由于曲率的差异，各承载体40之间存在相对的位移，采用聚氨酯弹性体材料间隔能有效避免相邻承载体在此位移过程中的磨损。此种情况下，承载体间的聚氨酯弹性体材料要发生变形，因此要保证一定的柔性和厚度，避免反复受力变形导致的失效。而且，要选择良好的粘结剂和工艺，使聚氨酯弹性体材料与承载体之间具有良好的结合力。此拉伸绳索通过表面的聚氨酯弹性体材料与曳引轮接触，因此首先要考虑的是具有高的耐磨性以及一定的厚度。同时，为了保证聚氨酯弹性体材料涂覆层的寿命，以及电梯运行的需要。另外在聚氨酯弹性体材料中复合有自润滑材料，具体为塑料短纤维，以控制包覆层与曳引轮(钢或球墨铸铁)之间合理的摩擦系数，最好控制在0.3-0.6。
承载体40中的钢纤维单丝为连续钢纤维，其抗拉强度高于2000MPa，并被编织成一个完整的增强体，然后渗入环氧树脂作为基体材料。钢纤维单丝的直径小于10μm。承载体40中的钢纤维单丝与环氧树脂的体积比不低于9∶1。
电梯用拉伸绳索第四实施例：
图3给出了本发明第四实施例的电梯用拉伸绳索的径向截面示意图。该实施例与第三实施例的电梯用拉伸绳索的区别在于承载体50径向截面为圆形。