具有用于局部应变指示的可探测元件的电梯索
发明背景
本发明总的涉及用于电梯系统的承载组件。更具体的，本发明涉及一种用于容易地探测电梯承载组件中的局部应变的结构。
电梯系统通常包括座舱和对重，它们使用伸长的承载件来连接在一起。典型的承载件包括钢索，以及新近的合成索和多元件索，诸如涂覆聚合物的加固带。在高层建筑物中电梯使用的增加使得需要增加使用涂覆聚合物的加固带，这是由于它们的重量强度比与钢索结构相比要好。
可以以几种方式来检查电梯系统中的承载件。对于传统的钢索，索的手动、视觉检查使得技术人员确定何时钢索的具体束被擦断、折断或者其它磨损。然而，这种检查方法局限于索的外部，而没有提供任何索的内部束的状态的指示。此外，这种检查方法稍微有些困难和费时，且不是总是允许全部检查承载结构的整个长度。
对于较新的索使用视觉检查技术有类似的限制。例如，由于通常应用在由聚合物材料束构成的绳索上的涂层，涂覆聚合物的加固带不允许视觉检查。已经提出了进展来有利于这样的承载结构的检查。在美国专利No.5834942中显示了一个例子，其中，在承载件中包括电压探测单元。通过测量跨过该单元的电压来确定关于该承载件的状态。然而，这种提议是有限的，它不提供任何关于沿着承载件的长度的应变位置的信息。而且，无法保证通过电压探测单元的传导率的损失直接与承载件的应变或者损伤相关联。这样的结构的另一个缺点在于，没有关于承载件随着时间退化的定性信息。
需要改进的结构和方法来确定电梯组件中的承载件的状态。本发明提供了这个问题的一种独特的解决方法。
发明内容
一般的说，本发明是用于电梯系统的承载件组件。本发明的结构包括形成承载件的一部分的第一材料。第二材料的元件结合承载件组件。第二材料具有使其与第一材料区分的材料特性。第二材料的元件相对于承载组件的剩余部分设置，使得它具有沿着承载件长度重复的构造。探测该元件的构造提供了承载组件的可识别部分上的局部应变的指示。
一种示例结构包括第一材料的多根纤维，其设置为多个束。至少一根第二材料的丝结合多个束，该第二材料具有使其与第一材料区分的特性。当承载件在第一状态下时，第二材料的丝具有沿着承载件的长度以一致的间隔重复构造。第二材料的丝的构造响应于在承载件的一部分上的应变而沿着承载件的该部分变化。因此，第二材料的丝的构造的变化提供了承载件在具体位置的状态的指示。
本发明的一种用于组装用于电梯系统的承载件的方法包括，将多根第一材料的纤维缠绕在一起，以形成多个束。相对于这些束设置具有与第一材料不同性质的第二材料的元件，使得第二材料的元件具有沿着承载件的长度的重复构造。第二材料的元件的构造响应于在承载件的一部分上的应变而沿着承载件的该部分变化。
在一个例子中，组装承载件的方法包括将第二材料的丝放置在这些束之一的中心，且与这些束缠绕在一起以形成绳索。包含第二材料的丝的束的缠绕模式提供了该丝的重复构造。
从下面的目前的优选实施例的详细描述，本领域中的普通技术人员将明白本发明的各种特征和优点。伴随详细描述的附图可以如下简单描述。
附图说明
图1示意性地示出了一种电梯系统。
图2示意性地示出了根据本发明的实施例设计的一种典型的承载件。
图3示出了根据本发明的实施例设计的一种承载件的选定部分。
图4示意性地示出了结合本发明使用的丝的一种典型的构造模式。
图5示意性地示出了图4的构造模式的投影图。
图6示意性地示出了一种用于确定根据本发明的实施例设计的承载件组件的强度特性的检查装置结构。
具体实施方式
图1示意性地示出了典型的电梯系统20，其包括座舱22和对重24。承载件组件26将座舱22和对重24连接在一起，使得座舱22可以以例如传统的方式在建筑物的楼梯平台之间移动。
承载件组件26可以采用多种形式。一个例子是包含聚合物加固束的平的带。其它例子包括平的、涂覆的钢带；合成索；以及多元件索。本发明不限于严格意义上的“带”。平的带作为例子用作根据本发明设计的承载件。因此，从任何意义上说，在本说明书中任何涉及的“带”不是意在限制。
在图2中显示的承载件组件26的例子包括多个束30和32，它们以已知的方式缠绕在一起，以形成至少一根绳索。第一材料最好用来形成束30和32。所示的束涂覆有涂层34，该涂层保护束以防止磨损，且按照需要提供用于驱动电梯系统部件的摩擦特性。本发明不限于涂覆的带结构。
根据本发明设计的承载件组件包括第二材料的元件，该第二材料具有至少一种使其与第一材料区分的特性。第二材料的元件与承载件的剩余部分结合，使得该元件具有沿着承载件的长度以规则间隔重复的构造。示例构造包括诸如晶体结构之类的内部特性，或者诸如相对于承载件的物理结构之类的外部特性。
在承载件中的局部应变引起第二材料元件的构造的变化。因为该第二材料具有至少一种使其与第一材料区分的特性，所以这样的变化容易测量。用于测量第二材料元件的变化的技术依赖于区分特性的性质。第二材料元件的构造中的变化可以与在该状态下的承载件的强度损失或者其它变化相关联。
使第二材料具有区分特性且沿着承载件的长度具有重复的构造，提供了有关承载件上的局部应变的可靠的信息源。可以使用多种区分特性。一些特性可以是第二材料的物理特性。示例特性包括密度、磁吸收特性、波长吸收特性以及晶体结构。选定的区分特性规定了观察第二材料元件的几何形状或者构造的方法。例如，当密度是区分特性时，可以使用x射线技术来获得第二材料元件沿着承载件组件的长度的离散部分处的构造的图像。根据在具体实施例中使用的区分特性，可以使用已知技术来观察第二材料元件的构造，以获得所期望的信息。得益于本说明书的本领域中的普通技术人员能够从可能的材料、材料特性和观察技术中选择，以获得本发明提供的结果。
有多种方法将第二材料元件合并到承载件组件中。一个例子包括将第二材料元件整合到承载件组件中。在该例子中，该第二材料元件是在束之一的中心的丝38。当束缠绕在一起时(例如，以螺旋形结构)，丝38具有与沿着承载件的束的捻距相一致的最终几何图样。沿着承载件的长度观察丝38的构造提供了承载件的结构状态的指示。
一种组装根据本发明设计的承载件26的示例方法包括将丝38放置在束32的中心。换句话说，多根第一材料的纤维36放置在围绕丝38的位置。一旦装配了该束，然后它与其它束缠绕，每个束由多根第一材料的纤维36构成。这些束缠绕在一起不但形成了绳索，而且建立了丝38沿着承载件26的长度重复的构造。一种典型的结构提供了沿着承载件26的长度具有重复周期的螺旋形几何形状。在该例子中的丝38的几何形状的周期最好直接相应于该绳索的一个或者多个束的捻距。
图4示意性地示出了丝38在一种结构中的构造，其中，该丝在螺旋形缠绕的结构的束中。丝38的螺旋形模式沿着承载件26的轴线40重复。
图5示出了图4的丝38投影到单个平面上的图像50。当承载件没有受到应力时，丝38的构造的周期52最好是规则的和重复的。周期的变更提供了承载件在具体位置中的状态的指示。例如，当长度或者周期52沿着承载件的一部分与其它部分相比变长时，这就是前面部分已经由于例如载荷而产生应变的指示。根据承载件26的具体构造，可以确定某个域值或者公差，当在承载件的一部分中的丝构造的伸长提供了充分磨损的指示时，确定必须进行维修或者更换。得益于本说明书的本领域中的普通技术人员能够确定如何为特定的承载件结构建立合适的域值。
可以以几种方法来获得诸如如图5所示的图像。在一个例子中，使用低压x射线机60A和60B。在图6中示意性地示出了一种数字成像处理器62和存储器64。使用比用于丝36的材料密度更大的金属丝38或者聚合物丝使得使用x射线技术容易地识别丝38。当x射线从源60A通过承载件26到达探测器60B时，与纤维36相比，它们被丝38吸收的更多。丝与聚合物绳索背景对比的图像最好通过计算机或者微处理器来处理，以提取丝相对于沿着承载件26的长度的位置的构造信息。
因为可以选择不同的模式，所以最好选择具体的区分特性和它与承载件组件的剩余部分的关系，以优化探测。第二材料的可探测的元件可以在组装的任何阶段合并到承载件中，且可以用来以多种方式提供指示。
第二材料的选择部分地依赖于制造承载件的第一材料。多种市场上可以买到的材料可以用作第一或者结构材料。该承载件的结构材料例如可以是金属、多金属、金属合金或者金属基体复合材料。其它可能性包括聚合物材料或者聚合物材料和金属材料的任何组合。示例聚合物材料包括PBO，其以商标名Zylon销售；液晶聚合物，诸如聚酯-聚芳酯，其以商标名Vectran销售；p型芳族聚酰胺，诸如那些其以商标名Kevlar、Technora和Twaron销售的；或者超高分子量的聚乙烯，其一个例子以商标名Spectra销售；以及尼龙。
选择为用于可探测的元件38的材料可以上述材料中的任何一种。给定本说明书，本领域中的普通技术人员能够选择合适的材料来满足它们具体情况的需要，或者来适应他们选定的探测技术。
材料的选择例如依赖于选定的构造(用于应变识别)是诸如第二材料元件的几何形状或者物理结构之类外部特性还是诸如材料的晶体结构或者密度之类的内部特性。
在一个例子中，较高局部应变的区域由局部增加的长度或者周期52指示。当绳索处于第一、可接受的结构状态下时(即，没有应变)，通过基线测量来进行的疲劳损坏的绳索的局部捻距相对于位置的比较提供了在承载件的具体部分处的应变量的指示。另一个比较因素可以是通过观察未应变的带且将其与已经发生应变到已知状态下的区域进行比较来确定的相关因素。例如，如从已知的弯曲疲劳测试所得的具有损失的带折断强度的带部分可以用来提供一个可能不适于连续工作的承载件的样本。该部分中的相应元件的构造给出了这样的带状态的视觉指示。该测量可以用来与带的实践测量比较，用来分辨带的状态。
在另一个例子中，丝38是诸如钢之类的铁磁金属丝。在该例子中，可以使用诸如已知的磁通量泄漏技术之类的磁探测技术来探测丝38的每一圈螺旋形结构。因为这样的磁探测技术已经用于带检测中，所以这为本发明提供了一个能够适应目前的检查机器或者装置的优点。
在丝38是非铁磁的例子中，可以使用涡电流非破坏性的探测技术来感测丝38的捻距周期(即，构造)。涡电流探测技术是已知的。磁探测技术或者涡电流探测技术提供了有关丝38的部分的位置的信息，其提供捻距52的指示。
在另一个例子中，涂层34是透光的，且使用光学成像来确定丝38的构造。在一个这样的例子中，丝38围绕绳索的外部缠绕，使得它通过涂层34可见。最好一种高分辨率的视频系统获得丝的图像，其被数字化处理，以确定作为带应变的指示的构造特性。在使用光学成像的结构中，丝38的区分特性可以是例如与纤维36的颜色相比的不同颜色。
本发明提供了探测承载件26的单个部分上的局部应力的能力。当聚合物纤维产生应变时，承载件26的相应部分通常会伸长。在丝38的构造中的相应的伸长提供了承载件26的该部分的结构状态的指示。
本发明提供了确定承载件的强度特性的多种方法，以满足根据具体情况需要的多种标准。
前面的描述实际上是示例性的，而不是限制性的。本领域中的普通技术人员会明白不偏离本发明的实质的公开的实施例的变化和改进。本发明的法律保护范围只通过研究后附的权利要求书来确定。
