具有用于连接多根缆索的对剪切力进行吸收的连接的承载机构
技术领域
本发明涉及一种电梯设备的承载机构，具有多根相互以一间隔伸展的缆索和缆索护套。
背景技术
运行的缆索在输送技术领域，特别是电梯、起重机和矿山中是一个重要的受到很大应力作用的机器部件。例如在电梯中采用的被驱动的缆索所受的应力是复合的。
在通常的电梯设备中电梯轿厢和对重通过多根钢丝缆索相互连接。缆索在一被驱动电机驱动的驱动轮上运行。驱动力矩在摩擦配合的情况下加在分别通过包角支撑在驱动轮上的缆索段。其中缆索受到拉应力、弯曲应力、压应力和扭转应力的作用通过在缆索轮上的弯曲产生的相对移动在缆索结构内产生摩擦，所述摩擦将对缆索的磨损产生不利的作用。分别根据缆索结构、弯曲半径、槽形状和缆索安全系数，产生的一次和二次应力将对缆索状况起着不利的作用。
在电梯设备中除了强度要求外，出于对能耗的考虑还要求要具有尽可能小的质量。高强度的合成纤维缆索，例如芳香族的聚酰胺，特别是聚酰胺可以优于钢丝缆索满足这些要求。
与通常的钢丝缆索相比，由聚酰胺纤维构成的缆索在截面相同和承载能力相同的情况下仅具有1/4-1/5的特定的缆索重量。但与钢相比聚酰胺纤维与纵向承载能力相关具有基本较小的横向强度。
为了使在驱动轮上运行时加在聚酰胺纤维上的横向应力尽可能地小，例如在EP0672781A1中推荐了一种作为驱动缆索的相应的平行扭转的聚酰胺缆索。该已知的聚酰胺缆索就寿命、高的耐磨强度和交替弯曲强度可以实现令人满意的值；当然在不利的情况下平行扭绞的聚酰胺缆索有可能会出现缆索退捻的现象，所述退捻现象将会持续地对原始的缆索结构的平衡造成干扰。例如采用EP1061172A2中披露的合成纤维缆索可以避免这种退捻现象和缆索结构的变化。为此合成纤维缆索具有两根平行伸展的缆索，所述缆索通过一缆索护套相互连接。EP1061172A2中披露的合成纤维缆索基本通过两根平行伸展的缆索的特性可以实现纵向强度。而缆索护套可以避免退捻现象和缆索结构变化现象的出现。另外缆索护套起着隔离作用(保护功能)和具有高的摩擦系数。但在EP1061172A2中披露的合成纤维缆索的连接带分别根据应用和使用领域有可能会成为脆弱点。
具有两根或多根缆索的承载机构的缺点是，当承载机构围绕驱动轮运行时将使各根缆索在具有不同半径的轨迹上运行。由于半径的差异，因而将使缆索通过曳引在驱动轮上以不同的速度移动。缆索护套的连接部分将因此受到剪切应力的作用。当出现动态的剪切力时，由于剪切的作用，缆索护套的连接范围将会受到损伤。
发明内容
本发明的目的在于对具有两根或多根缆索的已知的承载机构做进一步的改进，以便避免出现连接带的断裂。此点特别适用于具有合成纤维缆索的承载机构。
本发明是建立在采取对连接范围增强的方式并不能解决上述问题认识的基础之上。采取此方式虽然可以避免剪切力的直接作用，但在此情况下运行较快的缆索势必对其它的缆索造成牵拉和引起打滑，而此打滑将加剧对缆索的磨损。
实现本发明目的的技术方案如下：
一种电梯设备的承载机构，其中承载机构具有至少两根缆索，所述缆索分别由多根索股构成，所述缆索用于对纵向的力进行吸收，其中缆索沿承载机构的纵向相互以一间隔设置和利用一个缆索护套连接在一起，其特征在于，缆索护套的过渡范围位于两根缆索之间，具有开口和连接带，其中连接带的设计应使其可以实现缆索在纵向上的相互相对位移。
根据本发明的进一步的设计，用相反的自身扭转的力矩对一根缆索的索股和另一根缆索的绳股加载，以便避免承载机构沿纵轴的扭转。
根据本发明的进一步的设计，缆索护套包括合成的和/或有机的材料。
根据本发明的进一步的设计，索股包括金属的、合成的和/或有机的索股。
根据本发明的进一步的设计，优选在缆索的纵向上实现长孔形式的开口。
根据本发明的进一步的设计，开口和连接带在承载机构的纵向上具有不同的长度。
根据本发明的进一步的设计，连接带在一被缆索张紧的面上具有一任意的形状，但优选具有哑铃形、圆柱形、椭圆形、凸起的、下凹的、矩形的或楔形的形状。
根据本发明的进一步的设计，具有连接带的过渡范围是缆索护套的一体的组成部分，和将两根缆索相互固定连接。
根据本发明的进一步设计，当缆索在纵向上相对位移时连接带传递弹性材料的最多20％的剪切应力，最好传递弹性材料的最多15％的剪切应力和最好传递弹性材料的最多10％的剪切应力。
根据本发明的进一步设计，当缆索在纵向上相对位移时连接带延伸最多25％，最好最多延伸20％，最好最多延伸15％，最好最多延伸10％，最好最多延伸5％。
附图说明
下面将对照附图中所示的实施例对本发明加以详细说明。图中示出：
图1A为本发明的第一种承载机构的立体图，其中具有两根缆索；
图1B为图1A的承载机构的俯视图；
图2为本发明的第二种承载机构的俯视图，其中具有两根缆索和矩形的连接带；
图3为本发明的第三种承载机构的俯视图，其中具有两根缆索和平行四边形的连接带，所述连接带具有倾斜伸展的边棱；和
图4为本发明的第四种承载机构的俯视图，其中具有两根缆索和凸起形的连接带。
具体实施方式
在上述的所有附图中用相同的附图标记表示相同的或功能相同的结构件，即使所述结构件就细节而言并不相同，也是如此。所述附图并不是按比例绘制的。
在图1A和1B中示出电梯设备的第一种承载机构10。承载机构10包括至少两根缆索11.1和11.2。所述缆索11.1和11.2例如包括合成纤维索股12，所述缆索用于对纵向L的力进行吸收。缆索11.1和11.2沿承载机构10的纵向L以一间隔A1(中心至中心)相互平行设置。通过缆索护套13实现缆索11.1，11.2相互的防扭连接。缆索护套13形成一平行于承载机构10的纵向L伸展的在两根缆索11.1，11.2之间的过渡范围。
根据本发明缆索护套13的过渡范围14位于两根缆索11.1，11.2之间，具有开口14.2和连接带14.1。所述连接带14.1的设计应使其可以实现在纵向L上的缆索11.1，11.2的相对移动。
图1A和图1B示出在第一实施方式中的过渡范围的结构。缆索护套13是环围第一缆索11.1和第二缆索11.2的共同的缆索护套，所述缆索护套13在过渡范围14内通过所述的连接带14.1进行过渡，所述连接带主要起着两根相邻的缆索11.1和11.2之间的唯一的连接的作用。
根据本发明至少两根缆索相互连接，但所述连接并不是刚性连接。本发明的承载机构10的相邻的缆索11.1，11.2之间的连接是通过连接带14.1实现的，所述连接带一方面可以实现从一根缆索11.1向相邻的缆索11.2的扭转力矩的传递，另一方面可以实现在承载机构10纵向L上缆索之间的相互相对位移。
重要的一点是，连接带14.1的设计可以使其至少在承载机构10的一定的长度段实现相对移动，而不会出现断裂或撕裂的现象。
在图1A和1B中所示的承载机构10的第一实施方式具有开口14.2，所述开口在两个纵向侧(平行于纵轴L)是直的和在两个端范围向外成拱形弯曲。因此在图1B的俯视图中示出的连接带14.1是哑铃形的。所述连接带14.1因此具有从纵向上看的限界，所述限界成下凹突伸入连接带内。
根据本发明，相邻缆索的“相对位移”概念包括两种情况：
(1)两根缆索11.1，11.2可以在其整个长度上均匀地相互相对位移(在缆索的伸缩率相同的情况下)，
(2)其中的一根缆索11.1或11.2可以具有比另一根缆索更大的伸缩率，其中在伸缩时将出现相应的缆索的各个纵向段之间的相对位移(其中相对位移的程度取决于在缆索上的纵向位置)。
在图2、3和4中示出本发明的承载机构10的其它的实施方式，所述承载机构分别具有两根缆索11.1，11.2。所述的承载机构10与在图1A和1B中所示的承载机构10相同用于电梯设备。承载机构包括两根缆索11.1，11.2，其中每根缆索11.1，11.2具有多根索股12。所述缆索用于对纵向L的力进行吸收，其中缆索11.1，11.2沿承载机构10的纵向L相互以一间隔A1设置和利用一个共同的缆索护套13连接在一起。缆索护套13分别在两根缆索11.1，11.2之间形成过渡范围14。所述缆索护套13的过渡范围14位于两根缆索11.1，11.2之间，具有开口14.2和连接带14.1，其中在图2、3和4中所示的连接带14.1的设计也使其可以实现缆索11.1，11.2在纵向L上的相互相对位移。
图2、3和4中所示的实施方式之间的区别主要仅在于连接带14.1的形状和连接带14.1或开口14.2的尺寸。
图2所示的承载机构10的第二种实施方式具有开口14.2，所述的开口的两纵向侧(平行于纵轴L)和端范围是平直的，即在图2的俯视图中示出的开口14.2基本上是矩形的。因此在图2的俯视图中示出的连接带14.1是矩形的或正方形的。
图3所示的承载机构10的第三实施方式具有开口14.2，所述开口的纵向侧(平行于纵轴L)是平直的和其端范围是倾斜伸展的。即在图3中俯视图中示出的开口14.2是近似菱形的，具有倾斜伸展的边棱。
图4所示的承载机构10的第四实施方式具有开口14.2，所述开口的纵向侧(平行于纵轴L)是平直的和其端范围是下凹的。因此在图4的俯视图中示出的连接带14.1de两外侧成拱形弯曲，即凸起。
所述的原理也适用于三根或多根缆索组。
根据本发明的优选实施方式缆索的索股12被分别扭绞，使承载机构10的至少两根缆索在拉应力的作用下建立相互反向(相互补偿)的自身扭转力矩。
在图中所示的例子中每根缆索的索股12分别平行地被扭绞(具有相同的旋转方向)，同时不同的缆索11.1和11.2相互反向地被扭绞。
所述连接带14.1是护套13的一体的组成部分。其中连接带在唯一一个工步(分别根据材料采用挤塑或硫化)与护套13一起制成。
可以在制作护套13的同时一起制作连接带14.1，或者也可以在接着的步骤中(例如通过剪冲)形成连接带。
一个最佳化参数是连接带14.1的弹性。通过对弹性的最佳化可以实现缆索的相对位移和减小相邻的缆索11.1，11.2之间的过渡范围14内干扰的剪切应力。
最好对连接带14.1与开口14.2的长度比的选择应使弹性材料连接带14.1在剪切力的作用下以连接方式第一近似成缆索纵向L的力，即连接带14.1基本上仅对垂直于缆索11.1，11.2纵向L的力进行吸收。这种连接带14.1的连接方式的设计应使当缆索11.1和11.2之间出现微量的相对位移时，其基本上不能吸收纵向L的力，因而可以避免因驱动轮的运行面的差异在相邻的缆索11.1和11.2出现不同的缆索速度时在缆索护套13的过渡范围出现导致在该范围内材料断裂的大的剪切力。所述剪切力将导致产生剪切应力，所述剪切应力在缆索护套材料的剪切强度的低端的两位数的百分比的范围内。
适用于制作缆索护套13的材料是聚氨酯。有两种市场上可以购得适用于制作缆索护套13的材料Elastollan 1185和Elastollan 1180，这两种材料略有不同。Elastollan是巴斯夫公司注册商标。
下面将具体地对缆索11.1，11.2的相对位移举例加以说明。
Elastollan 1185的弹性模量为20MPa、剪切模量为9MPa和横向变形系数为0.11。当缆索11.1，11.2相互相对纵向位移s＝0.8mm时，在缆索间距t为2.3mm、连接带长度L1为3.0mm、连接带厚度d为3.4mm和采用Elastollan 1185的情况下将产生剪切力32.1N和剪切应力3.15MPa，连接带将对所述剪切力和剪切应力进行吸收。该例子表明连接带4.1仅吸收由此产生的很小的剪切力和剪切应力，该值远远低于上述聚氨酯的剪切强度。剪切应力大约是剪切强度的15％。
在如上用于具有剪切模量6.8MPa的Elastollan 1180的相同的条件下产生剪切力24.3N和剪切应力2.4MPa。剪切应力大约是剪切强度的11％。
另外一个在采用Elastollan 1185的情况下缆索11.1，11.2纵向相对位移s 0.7mm的实施例中产生2.7MPa和2.4MPa的剪切应力。该剪切应力相当于13％和11％的剪切强度。
弹性体可产生大于100％的延伸，所述延伸率可达到800％。但要指出的是，必须避免25％和大于25％的变形，这是因为否则将很容易出现不可逆的变形。在上述的例子中说明的缆索11.1，11.2的0.6、0.7和0.8mm的纵向位移s相当于应变为20％或小于20％。这是因为缆索11.1，11.2在亚毫米范围内的相对位移并不会导致在连接带14.1上出现不允许的材料负荷的缘故。
另外可以对各个连接带14.1进行机械增强。
特别优选的是采用具有合成纤维缆索的承载机构10。金属的、合成的和/或有机的索股12，或所述材料的组合是特别适用的。
优选涉及的是通过对索股12的两级或多级扭绞制成的缆索11.1，11.2。在图1A中示出缆索11.1，11.2，所述缆索具有三层12.2，12.3，12.4索股和中心索股12.1。但这仅仅是缆索11.1，11.2的结构的举例。
在缆索11.1，11.2中例如可以将由聚酰胺纤维构成的缆索纱线进行扭绞。
如图中所示，所述缆索11.1，11.2的外圆被合成材料构成的共同的缆索护套13环围。材料护套13包括合成的和/或有机的材料。下述的材料特别适用于作为材料护套：橡胶、聚氨酯、聚烯烃、聚氯乙稀和聚酰胺。可相应弹性变形的合成材料优选被喷涂或挤塑在缆索11.1，11.2上和接着被压固在缆索上。因此缆索护套材料从外面被挤压入索股12的外圆之间的所有间隙内和对这些间隙进行填充。采用此方式建立的缆索护套13在索股12上的连接是牢固的，从而在缆索11.1，11.2的索股12与缆索护套13之间仅有很小的相对移动。
根据本发明的另一实施方式，在连接带14.1的范围内嵌入短纤维(例如玻璃纤维、聚酰胺纤维等)或编织垫，所述短纤维或编织垫起着增强作用。
在图中所示的承载机构10特别适用于被一缆索轮进行驱动，其中在缆索轮与承载机构10之间的力的传递主要是通过摩擦配合的方式实现的。
根据本发明两根或多根缆索11.1，11.2相互连接在一起，从而使其中的一根缆索11.1的扭转力矩被传递给另一根缆索11.2或由后者的缆索11.2将扭转力矩传递给前者的缆索11.1上。因此实现扭转力矩的相互抵消。在理想的情况下，承载机构10的总扭转力矩在缆索的数量为偶数和对称结构的情况下等于零。与已知的承载机构10相反，根据本发明的承载机构10的缆索不是由唯一一个在承载机构10的整个长度上延伸的过渡范围连接的，而是由多个连接带14.1(多个横向连接件)相互连接的。所述横向连接件具有相对的抗垂直于承载机构10的纵向L作用的力的刚性，但对应承载机构10的纵向L是非常窄的。与上述提及的现有技术的通常的承载机构相比，本发明的承载机构10的横向连接件在纵向L上的刚性明显地较小。因此缆索的横向连接件较为容易地在承载机构10的纵向L上被剪切力弹性变形(与现有技术相反)。承载机构10的两根缆索11.1，11.2因此通过作用于纵向L上的剪切力很容易地在纵向L上相对位移。两根缆索11.1，11.2可以同样地对在纵向L上的不同程度的延伸进行吸收，而不会造成对横向连接件的损伤。
本发明的实施方式避免在过渡范围的断裂或变薄，其中剪切移动被转换成平行于纵轴L的纵向位移。因此可以减小对过渡范围的损伤和同时减小具有两根或多根缆索的通常的承载机构的磨损。
根据本发明，当承载机构10的缆索沿具有不同的半径的环形轨迹和因此在驱动轮的外圆上的不同速度移动时，双缆索、三缆索或多缆索可以顺利地实现对驱动轮10上的不同运转半径的补偿。
