用于带的增强护套
背景技术
本文公开的实施方案涉及用于提升、悬挂和/或移动的带。更特别地，本公开涉及用于悬挂和/或驱动电梯系统中的电梯轿厢的承载构件。
电梯系统用于在建筑物中的各楼层间运载乘客、货物或乘客与货物两者。一些电梯是基于牵引的，并且利用诸如带的承载构件来支撑电梯轿厢并实现电梯轿厢所需的移动和定位。
参照带用作承载构件且多个张力构件嵌入在公共护套中的情况。护套使张力构件保持在所需的位置，并提供摩擦性负载路径。在示例性牵引电梯系统中，机器驱动牵引绳轮，带与牵引绳轮相互作用以沿井道驱动电梯轿厢。带通常使用由钢元件形成的张力构件，但是替代地，可以使用由诸如碳纤维复合材料的合成纤维或其它材料形成的张力构件。
护套通常由弹性材料形成。弹性体已经应用于从阻尼材料到密封剂和粘合剂再到防护仪器等的各种应用中。弹性体在需要显着的抗疲劳和耐磨性以及定制摩擦和牵引性能的应用中也具有很大用途。在这些特性中，电梯带、传送带和滚筒都需要较高的性能。虽然高性能工程弹性体可能是非常好的，但是在最苛刻的应用中，未增强材料仍然会因疲劳开裂而失效，在形变的速率或程度较高、使用期间的温度较低或出现这些因素的组合时尤为如此。
发明内容
在一个实施方案中，一种带包括沿着带的长度延伸的一个或多个张力构件，以及至少部分地围封多个张力构件的护套。护套包括弹性材料和位于弹性材料中以改善带的疲劳开裂性能的多个增强元件。
另外地或替代地，在该实施方案或其它实施方案中，多个增强元件对齐以平行于带的长度延伸。
另外地或替代地，在该实施方式或其它实施方式中，多个增强元件具有处于5:1至10,000:1的范围内的纵横比。
另外地或替代地，在该实施方式或其它实施方式中，多个增强元件具有处于10:1至1000:1的范围内的纵横比。
另外地或替代地，在该实施方式或其它实施方式中，增强元件包括纤维、纱线以及片材(穿孔薄膜或结构化开口织物)中的一种或多种。
另外地或替代地，在该实施方式或其它实施方式中，增强元件由聚酯、PTFE、PVDF、聚酰胺、硅酮、含氟弹性体、蜘蛛丝、纤维素或橡胶中的一种或多种形成。
另外地或替代地，在该实施方式或其它实施方式中，增强元件包括表面处理剂以促进增强元件与弹性材料的粘合。
另外地或替代地，在该实施方案或其它实施方案中，护套包括一种或多种牵引和/或摩擦改性剂。
另外地或替代地，在该实施方式或其它实施方式中，牵引和/或摩擦改性剂包括蜡、共混聚合物或石墨材料。
另外地或替代地，在该实施方案或其它实施方案中，护套包括具有第一护套配置的护套芯，以及围绕护套芯、具有第二护套配置的护套壳，所述第二护套配置不同于所述第一护套配置。
另外地或替代地，在该实施方案或其它实施方案中，护套壳包括多个增强元件，护套芯不存在增强元件。
另外地或替代地，在该实施方案或其它实施方案中，护套包括具有第一护套配置的第一护套侧以及具有第二护套配置的第二护套侧，所述第二护套配置不同于所述第一护套配置。
另外地或替代地，在该实施方案或其它实施方案中，第一护套侧包括多个增强元件，第二护套侧不存在增强元件。
在另一实施方案中，一种电梯系统包括井道、位于井道中的电梯轿厢以及可操作地连接到电梯轿厢以沿着井道悬挂和/或驱动电梯轿厢的电梯带。电梯带包括沿着带的长度延伸的一个或多个张力构件，以及至少部分地围封多个张力构件的护套。护套包括弹性材料和位于弹性材料中以改善带的疲劳开裂性能的多个增强元件。
另外地或替代地，在该实施方案或其它实施方案中，多个增强元件对齐以平行于带的长度延伸。
另外地或替代地，在该实施方式或其它实施方式中，增强元件包括纤维、纱线以及片材(穿孔薄膜或结构化开口织物)中的一种或多种。
另外地或替代地，在该实施方式或其它实施方式中，增强元件包括表面处理剂以促进增强元件与弹性材料的粘合。
另外地或替代地，在该实施方案或其它实施方案中，护套包括蜡、共混聚合物或石墨材料中的一种或多种，以改变带的牵引和/或摩擦特性。
另外地或替代地，在该实施方案或其它实施方案中，护套包括具有第一护套配置的护套芯，以及围绕护套芯、具有第二护套配置的护套壳，所述第二护套配置不同于所述第一护套配置。
另外地或替代地，在该实施方案或其它实施方案中，护套包括具有第一护套配置的第一护套侧以及具有第二护套配置的第二护套侧，所述第二护套配置不同于所述第一护套配置。
附图说明
以下描述不应被视为以任何方式进行限制。参照附图，相同元件编号相同：
图1是电梯系统的实施方案的示意图；
图2是用于电梯系统的带的实施方案的横截面图；
图3A是带的张力构件的实施方案的横截面图；
图3B是带的张力构件的另一实施方案的横截面图；
图4是电梯带的另一实施方案的横截面图；并且
图5是电梯带的又一实施方案的横截面图。
具体实施方式
本文参照附图通过举例而非限制的方式呈现了对所公开的设备和方法的一个或多个实施方案的详细描述。
带用于其中需要构件来进行悬挂、移动或提升操作的许多应用中。应用带的一个这种实例是电梯系统。虽然本文在电梯系统的背景下对带进行描述，但是本领域技术人员将容易理解，本文公开的带可以用于其它应用中。图1所示的是示例性牵引电梯系统10的示意图。对理解本发明所不必要的电梯系统10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14，该电梯轿厢利用一个或多个带16可操作地悬挂或支撑在井道12中。一个或多个带16与绳轮18和52相互作用以围绕电梯系统10的各个部件行进。绳轮18被配置为换向器、偏转器或惰性绳轮，并且绳轮52被配置为由机器50驱动的牵引绳轮52。牵引绳轮52通过机器50进行的运动(通过牵引)驱动、移动和/或推动围绕牵引绳轮52行进的一个或多个带16。转向器、偏转器或惰轮绳轮18不由机器50驱动，而是帮助引导一个或多个带16围绕电梯系统10的各个部件。一个或多个带16还可连接到配重22，该配重22用于帮助平衡电梯系统10并减小在操作期间位于牵引绳轮的两侧上的带张力的差异。绳轮18和52每个具有可以彼此相同或不同的直径。
在一些实施方案中，电梯系统10可以使用两个或更多个带16来悬挂和/或驱动电梯轿厢14。另外，电梯系统10可以具有各种配置，使得一个或多个带16的两侧与绳轮18、52结合，或者一个或多个带16的仅一侧与绳轮18、52接合。图1的实施方案示出了1:1挂索布置，其中一个或多个带16端接在轿厢14和配重22处，而其它实施方案可利用其它挂索布置。
带16被构造成满足带寿命要求并实现平稳操作，同时足够坚韧以能够满足用于悬挂和/或驱动电梯轿厢14和配重22的强度要求。
图2提供了示例性带16构造或设计的横截面示意图。带16包括沿带16纵向延伸并且跨过带宽度26布置的多个张力构件24。张力构件24至少被部分地围封在护套28中，以限制张力构件24在带16中的运动并保护张力构件24。护套28限定被配置成与牵引绳轮52的对应表面相互作用的牵引侧30。
带16具有带宽度26和带厚度32，其中带宽度26与带厚度32的纵横比大于一。带16进一步包括与牵引侧30相对的后侧34和在牵引侧30与后侧34之间延伸的带边缘36。虽然在图2的实施方案中示出了五个张力构件24，但是其它实施方案可以包括其它数量的张力构件24，例如6、10或12个张力构件24。进一步地，虽然图2的实施方案的张力构件24基本上相同，但是在其它实施方案中，张力构件24的构造可以彼此不同。
现参照图3A，张力构件24可以是例如钢丝38的多个金属丝38，在一些实施方案中，多个金属丝38形成为一个或多个绞丝40。在其它实施方案中，诸如图3B所示，张力构件24可以包括设置在基质材料44中的多个纤维42，诸如碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、液晶聚合物纤维或芳族聚酰胺纤维。基质材料44可以使用诸如但不限于聚氨酯、乙烯基酯或环氧树脂的材料。
再次参照图2，护套28可以由诸如以下的材料形成：热塑性和热固性聚氨酯弹性体、热塑性聚酯弹性体、乙烯丙烯二烯弹性体、氯丁二烯、氯磺酰聚乙烯、乙烯乙酸乙烯酯、聚酰胺、聚丙烯、丁基橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、丙烯酸弹性体、含氟弹性体、硅酮弹性体、聚烯烃弹性体、苯乙烯嵌段和二烯弹性体、天然橡胶或这些的组合。如果其它材料足以满足带16所需的功能，那么可使用其它材料来形成护套28。例如，护套28的主要功能是在带16与牵引绳轮52之间提供足够的摩擦系数，以在它们之间产生期望的牵引力。护套28还应将牵引负载传递到张力构件24。另外，护套28应是耐磨的并且保护张力构件24免于例如受到冲击损坏、暴露于诸如化学品的环境因素中。
为了防止疲劳开裂和/或阻止护套28中的裂缝，在护套28中包括一个或多个增强元件60。通常，所使用的增强元件60的类型是高纵横比、1D或2D的添加物(即，圆柱或板)，其可在加工护套28或带16之前或在加工期间并入到护套28中。示例性增强元件60包括诸如纤维、纱线和片材(穿孔薄膜和结构化开口织物)的微观和宏观填充物，这些填充物有效地提供对疲劳开裂的阻裂机制。替代地或另外地，还可以并入诸如纳米棒、纳米管和纳米片的纳米填料，以改善与护套28的疲劳开裂相关的基本特性。可以在增强元件60中使用橡胶材料以提供另外的增韧机制。
在一些实施方案中，增强元件60的纵横比处于5:1至10,000:1的范围内，或更具体地处于7:1至5,000:1的范围内。在其它实施方案中，纵横比处于10:1至1000:1的范围内。进一步地，增强元件60被结合到护套28中，使得增强元件60被对齐，使得增强元件60的长度在垂直于带16中裂缝形成的方向上延伸。例如，如果带16在绳轮18上弯曲，则有利的是，当在带宽度26上可能形成裂缝时，增强元件60在带60的长度方向上优先对齐。在其它实施方案中，增强元件60平行于带16的长度在+/-60°内对齐。进一步地，增强元件60可沿着带16的长度连续或间断。
选择增强元件60，使得在护套28的加工和操作状况下，材料不会熔化或以其它方式在几何形状或性能上出现劣化。例如，如果热塑性聚氨酯护套28材料在200℃下加工，则增强元件60至少在高达200℃下保持其形状。另外，改善抗疲劳开裂的增强元件60材料将是弹性的或以其它方式柔顺的，以有助于抗疲劳和防止裂纹。在一些实施方案中，增强元件60由诸如熔点高于200℃的以下材料形成：聚酯、PTFE、PVDF、聚酰胺、硅酮、含氟弹性体、蜘蛛丝、纤维素等。然而，应理解，这些材料仅仅是示例性的，并且在本公开的范围内预期使用其它材料。对于热固性聚合物，通常所选择的材料与该特定聚合物的固化温度有关。
增强元件60必须被配置成促进增强元件60在护套28中的粘合。为实现此目的，增强元件60可以包括涂层或其它表面处理剂，以促进增强元件60与弹性体护套28材料的粘合。进一步地，增强元件60可以包括诸如蜡、共混聚合物或片状剥落填料(石墨)的牵引和/或摩擦改性剂，以将摩擦和牵引力调节到给定应用空间的适当范围内。
虽然在诸如图2所示的实施方案的一些实施方案中，增强元件60基本上均匀地或平分地分布在整个护套28各处，但在一些实施方案中，可以使用其它配置。例如，如图4所示，在一些实施方案中，护套28可以具有护套芯62和护套壳64，护套壳64位于护套芯62外侧并限定带的牵引侧30和后侧34。在一个实施方案中，护套芯62可以是未增强的，而护套壳64包括增强元件60。替代地，护套芯62可以包括增强元件60，而护套壳64可以是未增强的。在另一实施方案中，护套芯62和护套壳64都可以被增强，其中护套芯62中的增强元件60与护套壳64中的增强元件60不同。例如，护套芯62中的增强元件60可以提供裂纹防护，护套壳64中的增强元件60可以提供裂缝防护，并且另外可以解决诸如护套28的牵引性能或耐磨性能的其它要求。
参照图5，最靠近牵引侧30的第一带侧66可以具有已增强或未增强的第一配置，而最靠近后侧34的第二带侧68可以具有也可以是增强或未增强的第二结构。这样，在第一带侧66中使用的增强元件60可以提供例如裂纹防护和牵引性能，而在第二带侧68中使用的增强元件60可以解决例如裂纹防护。
术语“约”旨在包括与基于提交本申请时市售仪器的特定量的测量相关联的误差度。例如，“约”可以包括给定值的±8％或5％或2％的范围。
本文使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，而不旨在作为对本公开的限制。如本文所使用，除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”也旨在包括复数形式。还应理解，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprise和/或comprising)”指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是并不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件部件和/或其群组。
虽然已经参考一个或多个示例性实施方案描述了本公开，但是本领域技术人员应理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可进行各种改变并可用等效物替代本公开的元件。另外，在不脱离本公开的基本范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适于本公开的教导。因此，本公开无意限于作为预期用于实施本公开的最佳模式而公开的特定实施方案，而是本公开将包括落入权利要求书的范围内的所有实施方案。
