專利名稱：由繩輪驅(qū)動(dòng)的合成纖維繩索的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于權(quán)利要求1的前序的合成纖維繩索，其最好為芳族聚酰胺，由一個(gè)繩輪驅(qū)動(dòng)。
在材料處理技術(shù)中，特別是在升降梯上、在起重機(jī)結(jié)構(gòu)中、以及在露天礦井中，移動(dòng)繩索是一個(gè)很重要的機(jī)械元件，得到大量的使用。一個(gè)特別復(fù)雜的方面是比如當(dāng)驅(qū)動(dòng)繩索使用在升降梯結(jié)構(gòu)中時(shí)驅(qū)動(dòng)繩索的負(fù)載。
在常規(guī)的升降梯設(shè)備中，在升降梯提升井中運(yùn)動(dòng)的轎廂的轎廂吊索和平衡重通過(guò)幾根鋼絲繩連接在一起。為了升高和下降轎廂和平衡重，繩索在由驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的牽引滑輪上運(yùn)行。驅(qū)動(dòng)扭矩通過(guò)摩擦力傳送到在任何時(shí)刻處于一定卷繞角度的繩索部分上。此處，繩索受到拉力、彎曲力、壓力和扭轉(zhuǎn)力。通過(guò)在繩輪上彎曲導(dǎo)致的相對(duì)運(yùn)動(dòng)在繩索結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響繩索磨損的摩擦力，磨損程度取決于潤(rùn)滑劑的濃度。基于繩索結(jié)構(gòu)、彎曲半徑、槽紋剖面和安全系數(shù)，引起的主應(yīng)力和次應(yīng)力對(duì)繩索的狀態(tài)有不良的影響。
在升降梯設(shè)備中，應(yīng)考慮到要求質(zhì)量要盡可能小，以降低能量，還應(yīng)考慮到強(qiáng)度要求。高強(qiáng)度合成纖維繩索，比如芳族聚酰胺或具有高定向分子鏈的阿拉米德(芳族聚酰胺)，可比鋼絲繩更好地滿足這些要求。
與具有相同橫截面和相同提升能力的常規(guī)鋼絲繩相比較，阿拉米德纖維結(jié)構(gòu)繩索的單位繩索重量?jī)H為其四分之一至五分之一。與鋼絲繩相比較，阿拉米德由于其分子鏈均勻排列成直線，相對(duì)于其縱向負(fù)荷能力，其橫向強(qiáng)度較小。
由于這個(gè)原因，為了使阿拉米德在經(jīng)過(guò)牽引滑輪時(shí)承受的橫向應(yīng)力最小，EP 0 672 781 A1建議了一種適于平行放置的阿拉米德纖維多股繩索作為驅(qū)動(dòng)繩索。眾所周知，阿拉米德繩索在使用壽命、高耐磨性和相反彎曲應(yīng)力下的抗疲勞強(qiáng)度方面都很令人滿意；但是，在阿拉米德繩索平行放置的不利條件下，繩索可能會(huì)局部開(kāi)卷，這會(huì)永久性的損害繩索結(jié)構(gòu)的原始平衡性。這種開(kāi)卷首先是由于繩索縱向軸周圍的內(nèi)部扭矩導(dǎo)致的，基于繩索上的負(fù)荷產(chǎn)生繩索的開(kāi)卷，其次是由于外部導(dǎo)致的偏轉(zhuǎn)引起的，例如在繩輪上運(yùn)行的繩索不成直線。在這種情況下，對(duì)凹槽側(cè)面上的的繩索進(jìn)行拖拉導(dǎo)致繩索的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步變化。該開(kāi)卷使繩股的表面層長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，繩股在一個(gè)方向上或在基于滾動(dòng)方向的其它方向上永久錯(cuò)位。人們很不愿意這種情況發(fā)生，因?yàn)閷?huì)永久削弱阿拉米德繩索的性能。
本發(fā)明的目的是避免已知的合成纖維繩索的缺點(diǎn)，并提出了一種合成纖維繩索，其結(jié)構(gòu)可以抵消扭轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，本目的可由具有權(quán)利要求1中所述的特征的驅(qū)動(dòng)繩索實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求包括由權(quán)利要求1的特征所限定的本發(fā)明的有利的進(jìn)一步發(fā)展和/或?qū)嵤├?br> 在根據(jù)本發(fā)明的雙繩索中，形成在兩個(gè)阿拉米德繩索之上的繩輪用作扭矩抵消器。該阿拉米德繩索最好具有相同的繩索結(jié)構(gòu)，當(dāng)它們放置的方向互為映象，即，一個(gè)繩索在右側(cè)，而另一個(gè)繩索在左側(cè)。這可確保，在拉力下產(chǎn)生于縱向繩索軸周圍的相反扭矩在經(jīng)過(guò)繩輪時(shí)可通過(guò)扭矩抵消器相互補(bǔ)償，使得右側(cè)和左側(cè)阿拉米德繩索在負(fù)載下引起的扭矩的總和為零。當(dāng)繩索經(jīng)過(guò)牽引滑輪上時(shí)作用在繩索上的外部扭矩可由裝有護(hù)套的雙繩索的外輪廓抵消。以前為圓形的繩索現(xiàn)在為橢圓形，最好是，阿拉米德繩索的寬度是厚度的兩倍。
如果給出雙繩索的整體作用，意味著扭矩總和的抵消，那么雙繩索中的每一繩索的繩索結(jié)構(gòu)可以彼此不同。
在比如兩層平行放置的情況下，如果一層繩股的繩股纖維的扭轉(zhuǎn)方向與另一層繩股的繩股纖維的扭轉(zhuǎn)方向相反，那么可以增加平行放置的繩股的使用壽命。
下面將參考附圖所示的實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。附圖中示出

圖1是一個(gè)升降梯設(shè)備的示意圖，其具有一個(gè)轎廂，該轎廂通過(guò)本發(fā)明的合成纖維繩索連接在平衡重上；
圖2是本發(fā)明的雙繩索的第一實(shí)施例的透視圖；圖3是本發(fā)明的第二實(shí)施例的橫剖面圖。
根據(jù)圖1，在提升井1中運(yùn)動(dòng)的轎廂2懸掛在幾根(此處為3根)本發(fā)明的合成纖維負(fù)重雙繩索3上，雙繩索3越過(guò)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)4相連的牽引滑輪5上面。在轎廂2上的是繩索端接頭6，繩索上的一端固定在其上。每根雙繩索3的另一端以同樣的方式固定在平衡重7上，平衡重也在提升井1中運(yùn)動(dòng)。補(bǔ)償繩索9的一端以類似的方式固定在轎廂2的下側(cè)，補(bǔ)償繩索9從轎廂2的下側(cè)被導(dǎo)引在換向器滑輪11上，換向器滑輪11位于提升井地板10上，其直接對(duì)準(zhǔn)固定轎廂地板的點(diǎn)的下面，并且，補(bǔ)償繩索9還被導(dǎo)引在相鄰的換向器滑輪12上，換向器滑輪12也安裝在提升井地板10上，與平衡重7成一條直線，補(bǔ)償繩索9連接在平衡重7的下側(cè)。在轎廂2和平衡重7之間的整個(gè)長(zhǎng)度上，補(bǔ)償繩索9通過(guò)重力或如此所示的滑輪12保持拉緊狀態(tài)。此處，一個(gè)錨定在提升井墻壁上的的拉簧13在朝這提升井墻壁的方向上拉換向器滑輪12，從而保持補(bǔ)償繩索9拉緊。不用拉簧，換向器滑輪可裝有一個(gè)合適的連接裝置，以便在補(bǔ)償繩索上施加拉力。
與圖1所示的升降梯設(shè)備相對(duì)照，由于使用單位繩索重量較小的阿拉米德雙繩索，可減少補(bǔ)償繩索的數(shù)量，或者甚至不再需要補(bǔ)償繩索。與普通的鋼絲繩相比較，具有相同尺寸的阿拉米德繩索有更高的極限運(yùn)行高度和/或更大的許用負(fù)載極限。
牽引滑輪5具有三個(gè)彼此靠近的雙凹槽8，每個(gè)雙凹槽用于一個(gè)本發(fā)明的雙繩索3、3’，下面將進(jìn)一步描述。到目前為止，升降梯設(shè)備中的牽引滑輪通常具有2-12個(gè)凹槽；相應(yīng)的，當(dāng)使用本發(fā)明的雙繩索3時(shí)，該牽引滑輪可設(shè)置1-6個(gè)雙凹槽8。
不使用圖1中所示的牽引驅(qū)動(dòng)升降梯的布置，驅(qū)動(dòng)器4、5既可安裝在提升井地板10上，也可安裝在轎廂2和平衡重7下面的升降梯提升井1下部的提升井墻壁上。換向器滑輪11、12，或僅有一個(gè)換向器滑輪將錨定在提升井的上端。補(bǔ)償繩索9將基本上取代本發(fā)明的雙繩索3的負(fù)載承受功能，升高和下降轎廂2和平衡重7。
圖2詳細(xì)示出了雙繩索3。該雙繩索3由兩個(gè)彼此平行并間隔一定距離的合成纖維繩索14、15構(gòu)成，這兩個(gè)繩索14、15彼此相對(duì)固定定位，尤其是可防止扭轉(zhuǎn)，通過(guò)包圍它們的繩索護(hù)套17可把這兩個(gè)繩索14、15混合在一起形成本發(fā)明的雙繩索。繩索14、15是由兩步放置繩股制造的扭轉(zhuǎn)繩索，在第二步中，繩股20、21、22、23、24的兩層25、26、27、28放置在一起。根據(jù)本發(fā)明，兩個(gè)合成纖維繩索14、15的扭轉(zhuǎn)方向S、Z彼此不同，其中S表示左側(cè)方向扭轉(zhuǎn)，Z表示右側(cè)方向扭轉(zhuǎn)。
在繩索14中，具有扭轉(zhuǎn)S的阿拉米德纖維的繩線與具有扭轉(zhuǎn)Z的繩股22、24放置在一起。在第一層繩股26中，五個(gè)具有扭轉(zhuǎn)Z的繩股22放置在具有扭轉(zhuǎn)S的一個(gè)芯繩股20的周圍。平行于這五個(gè)繩股22，放置五個(gè)具有扭轉(zhuǎn)Z的直徑更大的繩股24，以形成第二層繩股28。它們一起形成一個(gè)扭轉(zhuǎn)的兩層繩股的繩索，即具有扭轉(zhuǎn)S的繩索14。
繩索15的結(jié)構(gòu)與繩索14的結(jié)構(gòu)相同，不同之處在于扭轉(zhuǎn)S、Z的方向相反。因此，在繩索15中，具有扭轉(zhuǎn)Z的合成纖維繩線扭轉(zhuǎn)進(jìn)具有扭轉(zhuǎn)S的繩股21、23中。這些具有扭轉(zhuǎn)S的繩股21、23放置成兩層25、27，以形成具有扭轉(zhuǎn)Z的繩索15。
在第二層繩股27中，直徑更大的繩股23位于承載它們的第一層繩股25的空洞中，而五個(gè)繩股21位于承載它們的第一層繩股25的最高點(diǎn)上，從而填滿相鄰的直徑更大的繩股23之間的間隙。以此方式，兩層平行設(shè)置的繩索14、15幾乎為圓柱形外部形狀。
繩股21、23、22、24放置在一起，在纖維和繩股的放置長(zhǎng)度之間具有平衡的關(guān)系，阿拉米德纖維繩線可放置成與繩股21、23、22、24相同的或圖1所示的實(shí)施例中所描述的相反的扭轉(zhuǎn)方向，它們屬于層25、27、26、28。扭轉(zhuǎn)方向相同可使雙繩索3、3’在無(wú)負(fù)載狀態(tài)下附著的更好。如果第一層繩股25、26的繩線的扭轉(zhuǎn)方向被選擇為與第二層繩股27、28的繩股21、23的扭轉(zhuǎn)方向相反，可增加其使用壽命，反之亦然。
扭轉(zhuǎn)S和Z的方向，即，在繩索14、15、14’、15’中的一個(gè)繩股21、22、23、24和多個(gè)繩股21、22、23、24的繩線的阿拉米德纖維節(jié)距的螺旋方向被定義為，具有扭轉(zhuǎn)S的繩線和/或繩股22、24都放置在一個(gè)方向上，使得它們順著字母S的中段螺旋；由此定義為“扭轉(zhuǎn)S”。對(duì)于扭轉(zhuǎn)Z的放置，情況正好相反，將被放置的繩股21、23都緊挨著在字母Z的中段方向上均勻一致地螺旋，因此，這種放置被定義為“扭轉(zhuǎn)Z”。
如上所述，用于雙繩索3、3’的繩股20、21、22、23是由阿拉米德纖維繩線扭轉(zhuǎn)而成。為了保護(hù)纖維，每個(gè)阿拉米德纖維繩線以及繩股20、21、22、23、24、35、36、37本身將用浸泡物質(zhì)進(jìn)行處理，比如用聚胺酯、聚烯烴或聚氯乙烯。基于所需的抗彎性能，浸泡的比例可在10-60％之間。
繩索14、15的整個(gè)外周由諸如橡膠、聚胺酯、聚氯乙烯或聚酰胺之類的塑料材料的繩索護(hù)套17包圍。無(wú)論什么類型的彈性變形材料都被噴射或擠壓在繩索14和15上，然后，對(duì)它們進(jìn)行壓縮。于是，繩索護(hù)套材料從外部滲入外周上的繩股22、24之間的所有縫隙中并填充這些縫隙。繩索護(hù)套17和繩索14、15之間的結(jié)合是如此的牢固以致于繩索14、15的繩股22、24和繩索護(hù)套17之間僅有輕微的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；此外，在本發(fā)明的兩個(gè)繩索14、15上一體形成的繩索護(hù)套17用作跨接兩個(gè)規(guī)則放置的繩索14、15之間的間隙的連接部分18，其作用是一個(gè)扭矩橋，可以消除在繩索14、15上相反方向的扭矩，這些扭矩是在雙繩索3受到縱向負(fù)載時(shí)由于繩索結(jié)構(gòu)而引起的，從而在本發(fā)明的雙繩索3的整個(gè)橫截面上，所有左側(cè)繩股和所有右側(cè)繩股上的扭矩的總和為零。
雙繩索3的繩索護(hù)套17的外部形狀為啞鈴形，其可以更好地傳遞力，固定摩擦系數(shù)的值大于0.18，凹槽側(cè)面具有支撐效果，可以進(jìn)一步增加使用壽命。該雙繩索也可以用在圓柱形、橢圓形、凹面形、矩形或楔形凹槽上。雙繩索30的外部形狀也適于此目的。例如，沿繩索的長(zhǎng)度形成的一個(gè)凸緣具有一個(gè)互補(bǔ)形狀的凹槽，以便真正地使雙繩索可在繩索牽引滑輪上運(yùn)行。
在圖3所示的第二實(shí)施例中，雙繩索30包括以扭轉(zhuǎn)S、Z的相反方向扭轉(zhuǎn)的兩個(gè)繩索31、32，其憑借普通的繩索護(hù)套33可彼此平行并間隔一定距離固定而不轉(zhuǎn)動(dòng)。除了繩索31、32的扭轉(zhuǎn)S、Z的方向不同外，雙繩索30被制成相對(duì)于繩索護(hù)套33的縱向軸對(duì)稱。
繩索31、32各包括三組直徑不同的繩股35、36、37。在雙繩索30的所有的繩股35、36、37中的繩線的數(shù)目是相同的，并且取決于將被制造的繩索31、32的需要的直徑。在該實(shí)施例的繩索31中，三個(gè)具有扭轉(zhuǎn)Z的繩股35被放置在具有扭轉(zhuǎn)S的繩芯中。在該繩芯周圍，另外三個(gè)繩股36被平行放置，并緊緊挨著繩芯的外輪廓。最后，在繩索31的外周上的放置在一起的繩股35、36之間的縫隙中填充有三組繩股37。這些繩股37也平行放置并沿繩索31螺旋。繩索32的結(jié)構(gòu)與繩索31的結(jié)構(gòu)不同之處僅在于阿拉米德繩線和繩股的扭轉(zhuǎn)S、Z的方向相反。
在該實(shí)施例中，繩索護(hù)套33被形成為偏平狀并包圍繩索14’、15’的所有側(cè)面，雙繩索30的寬度基本上大于其厚度。為了產(chǎn)生需要的摩擦系數(shù)，整個(gè)繩索護(hù)套33上或者在連接部分38的局部區(qū)域涂有合適的材料。作為一個(gè)替代，另外，為了產(chǎn)生需要的摩擦系數(shù)，可適當(dāng)選擇牽引滑輪凹槽襯墊的材料。
標(biāo)號(hào)清單1 提升井2 轎廂3 雙繩索4 驅(qū)動(dòng)電機(jī)5 牽引滑輪6 繩索端接頭7 平衡重8 雙凹槽9 補(bǔ)償繩索10 提升井地板11 換向器滑輪12 換向器滑輪13 拉簧14 具有扭轉(zhuǎn)S的繩索15 具有扭轉(zhuǎn)Z的繩索16 繩索的縱向軸17 繩索護(hù)套18 連接部分19 繩索之間的距離20 芯繩股21 繩股，扭轉(zhuǎn)S22 繩股，扭轉(zhuǎn)Z23 繩股，扭轉(zhuǎn)S24 繩股，扭轉(zhuǎn)Z25 繩股的第一層，扭轉(zhuǎn)Z26 繩股的第一層，扭轉(zhuǎn)S27 繩股的第二層，扭轉(zhuǎn)Z28 繩股的第二層，扭轉(zhuǎn)S29 繩索之間的距離30 雙繩索31 繩索32 繩索33 繩索護(hù)套34 繩索的縱向軸35 繩股36 繩股，厚37 繩股，薄
權(quán)利要求
1.一種由繩輪(5)驅(qū)動(dòng)的合成纖維繩索，包括第一承載繩索(14)、(31)，該第一承載繩索由可承受拉力的在扭轉(zhuǎn)的第一方向(S)上被扭轉(zhuǎn)的合成纖維繩股(20，22，24，35，36，37)構(gòu)成，還包括包圍第一繩索(14)、(31)的繩索護(hù)套(17)、(33)，其特征在于，在與扭轉(zhuǎn)(S)的第一方向相反的扭轉(zhuǎn)(Z)方向上被扭轉(zhuǎn)的第二繩索(15，32)基本上平行于第一被扭轉(zhuǎn)繩索(14)、(31)定位，并與之間隔一定距離(19)、(29)，兩個(gè)被扭轉(zhuǎn)繩索(14，15)、(31，32)憑借一個(gè)普通繩索護(hù)套(17)、(33)彼此平行固定而不轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.按照權(quán)利要求1所述的合成纖維繩索，其特征在于，合成纖維繩索(3)、(30)除了被扭轉(zhuǎn)繩索(14)、(15)、(31)、(32)的扭轉(zhuǎn)方向(S)、(Z)不同外，被制成相對(duì)于繩索的縱向軸(16)、(34)對(duì)稱。
3.按照權(quán)利要求1所述的合成纖維繩索，其特征在于，繩股(20，21，22，24，35，36，37)包括彼此平行設(shè)置的阿拉米德纖維。
4.、按照權(quán)利要求1所述的合成纖維繩索，其特征在于，具有扭轉(zhuǎn)S的合成纖維被放置在具有扭轉(zhuǎn)S的繩股(21，23)之中，具有扭轉(zhuǎn)Z的合成纖維被放置在具有扭轉(zhuǎn)Z的繩股(22，24)之中。
5.按照權(quán)利要求1所述的合成纖維繩索，其特征在于，具有扭轉(zhuǎn)S的合成纖維被放置在具有扭轉(zhuǎn)Z的繩股(21，23)之中，具有扭轉(zhuǎn)Z的合成纖維被放置在具有扭轉(zhuǎn)S的繩股之中。
6.按照權(quán)利要求4或5所述的合成纖維繩索，其特征在于，具有扭轉(zhuǎn)S的繩股(21，23)合成纖維被放置在具有扭轉(zhuǎn)Z的繩索(15，32)之中，具有扭轉(zhuǎn)Z的繩股(22，24)被放置在具有扭轉(zhuǎn)S的繩索(14，31)之中。
7.按照權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)所述的合成纖維繩索，其特征在于，繩索護(hù)套(17，33)的橫截面既可以是偏平的也可以是啞鈴形狀。
8.按照權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)所述的合成纖維繩索，其特征在于，繩索護(hù)套(17，33)具有圓柱形、橢圓形、凹面形、矩形或楔形的橫截面。
9.按照權(quán)利要求1至8中任何一項(xiàng)所述的合成纖維繩索，其特征在于，繩索護(hù)套(17，33)被一體制成。
全文摘要
一種由繩輪驅(qū)動(dòng)的合成纖維繩索被制成雙繩索(30),其包括具有相反扭轉(zhuǎn)方向(S)、(Z)的兩個(gè)繩索(14)、(15),兩繩索被放置在一起且憑借普通繩索護(hù)套(17)彼此平行固定,間隔一定距離,不轉(zhuǎn)動(dòng)。該繩索護(hù)套位于這兩個(gè)繩索上,用作扭矩抵消器,當(dāng)雙繩索受到縱向負(fù)載時(shí),互相抵消由于繩索結(jié)構(gòu)在繩索上引起的相反方向的扭矩,從而在雙繩索的整個(gè)橫截面上,使來(lái)自所有右側(cè)繩股和所有左側(cè)繩股上的扭矩的總和平衡。當(dāng)雙繩索在繩輪上運(yùn)行時(shí),其可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
文檔編號(hào)D07B1/04GK1277281SQ0010908
公開(kāi)日2000年12月20日 申請(qǐng)日期2000年6月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月11日
發(fā)明者克勞迪奧·迪安吉利斯 申請(qǐng)人:因溫特奧股份公司