提升用繩鏈張力調(diào)節(jié)專利技術(shù)分析

羅珊　李梅

【摘 要】在提升設(shè)備中，提升用繩鏈的張力是影響其運(yùn)行狀態(tài)的重要因素，為了解對提升用繩鏈進(jìn)行張力調(diào)節(jié)的裝置和方法的專利發(fā)展?fàn)顩r，對提升用繩鏈張力調(diào)節(jié)技術(shù)進(jìn)行了分支，并在專利數(shù)據(jù)庫中對相關(guān)專利進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分類，大致梳理了技術(shù)發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】提升;繩鏈;張力;專利

中圖分類號： TU857 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號： 2095-2457（2019）21-0023-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.21.010

電梯、礦井提升機(jī)均是常規(guī)的提升設(shè)備，而提升用繩鏈由于承受著提升設(shè)備的全部懸掛重量，其壽命和質(zhì)量極大影響了提升設(shè)備的運(yùn)行狀況。由于繩鏈基礎(chǔ)靜態(tài)張力不一致、老化、磨損、長時(shí)間載荷不均勻等原因，其張力發(fā)生變化無法滿足提升要求，從而容易導(dǎo)致繩鏈與繩輪相互干擾、轎廂運(yùn)行搖晃劇烈，甚至發(fā)生脫繩、斷繩的事故，為提高提升設(shè)備運(yùn)行安全性及舒適度，各種繩鏈張力調(diào)節(jié)裝置和方法應(yīng)運(yùn)而生[1-2]。

1 提升用鋼絲繩張力調(diào)節(jié)的技術(shù)分類

表1 提升用繩鏈張力調(diào)節(jié)技術(shù)分解及定義

由于在提升設(shè)備中存在提升用繩鏈數(shù)量多變的情況，而針對單繩和多繩的提升設(shè)備，對于繩鏈的張力調(diào)節(jié)往往具有不同的目的。例如在礦井提升機(jī)領(lǐng)域，由于普遍采用摩擦式多繩提升機(jī)驅(qū)動(dòng)曳引繩鏈，因此對繩鏈的張力調(diào)節(jié)多用于平衡多繩之間的張力，從而避免發(fā)生繩槽襯墊磨損嚴(yán)重、提升不一致的問題;而對于普通的單繩張力調(diào)節(jié)，多采用靜態(tài)調(diào)整的方式及時(shí)張緊繩鏈，從而避免轎廂劇烈晃動(dòng)或繩鏈繩輪互相干擾的事故。根據(jù)相關(guān)的技術(shù)分析，結(jié)合行業(yè)規(guī)范和文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)，得到提升用繩鏈張力調(diào)節(jié)的技術(shù)分支，參見表1。

2 技術(shù)發(fā)展概況

本文選用中國專利文摘數(shù)據(jù)庫以及德溫特世界專利數(shù)據(jù)庫進(jìn)行專利檢索，主要從全球?qū)＠暾埖赜蚍植?、重要申請人、技術(shù)發(fā)展演進(jìn)等方面進(jìn)行重點(diǎn)分析。

2.1 全球?qū)＠暾埖赜蚍植?/p>

根據(jù)提升用繩鏈張力調(diào)節(jié)領(lǐng)域?qū)＠暾埩磕甓茸兓蛯＠暾堅(jiān)瓌?chuàng)國的分析可知，關(guān)于提升用繩鏈張力調(diào)節(jié)的第一篇專利文獻(xiàn)出現(xiàn)于1969年，其由德國一公司首次提出。在這之后，該領(lǐng)域的年全球?qū)＠暾埩烤?0件以內(nèi)，直到1993年，以日本、美國、芬蘭為代表的工業(yè)化程度較高的國家開始進(jìn)入該領(lǐng)域，日本三菱電機(jī)、日本日立大廈、美國奧的斯電梯、通力股份公司等新一代電梯領(lǐng)軍公司開始步入歷史舞臺(tái)，逐步拉開了提升用繩鏈張力調(diào)節(jié)技術(shù)迅速發(fā)展的帷幕。目前，中國、日本、芬蘭、美國、前蘇聯(lián)占據(jù)了該領(lǐng)域技術(shù)原創(chuàng)國的排名前五，是該領(lǐng)域的主要技術(shù)產(chǎn)出國家。前蘇聯(lián)作為在19世紀(jì)70-90年代專利申請的重要地區(qū)，開辟了該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的先河。美國、芬蘭、日本則以多個(gè)電梯領(lǐng)軍企業(yè)為代表貢獻(xiàn)了大量的專利申請，其中以日本在該領(lǐng)域的專利申請投入巨大且持續(xù)，為該領(lǐng)域技術(shù)的穩(wěn)定發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。隨著21世紀(jì)中國加入WTO和TRIPS協(xié)議，大量中國企業(yè)和特種設(shè)備檢測機(jī)構(gòu)開始了對提升用繩鏈張力調(diào)節(jié)技術(shù)的開發(fā)研究和行業(yè)規(guī)范，我國在該領(lǐng)域的累計(jì)專利申請數(shù)量已超出其他國家。

2.2 重要申請人分析

根據(jù)對全球在提升用繩鏈張力調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域排名前十的重點(diǎn)申請人統(tǒng)計(jì)，日本由于具有多個(gè)成熟的電梯企業(yè)，其重要申請人和申請量都占據(jù)了優(yōu)勢;此外，芬蘭通力股份公司作為重要的電梯制造企業(yè)，也擁有大量的專利申請。中國礦業(yè)大學(xué)作為申請量和美國奧的斯電梯公司共同排名第3的申請人，在提升用繩鏈張力調(diào)節(jié)領(lǐng)域擁有不遜于各大型電梯企業(yè)的專利申請量，其對礦井提升系統(tǒng)的張力調(diào)節(jié)技術(shù)研究實(shí)力不容小覷。

通過對申請量排名前五的申請人進(jìn)行其技術(shù)分支的分布分析得到主要申請人技術(shù)分支申請量分布圖，參見圖1。結(jié)合該圖，全球老牌電梯公司三菱電機(jī)、通力、日立和奧的斯均在單繩靜態(tài)張力調(diào)節(jié)方面具有較多的專利布局，這是因?yàn)閷卫K的張力調(diào)節(jié)是整個(gè)提升用繩鏈張力調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)，這體現(xiàn)出日本、芬蘭、美國企業(yè)在該領(lǐng)域?qū)＠季值耐怀鰞?yōu)勢。而針對礦井開發(fā)領(lǐng)域涉及較多的多繩動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，中國礦業(yè)大學(xué)則處于領(lǐng)先位置。

2.3 專利技術(shù)發(fā)展演進(jìn)

提升用繩鏈張力調(diào)節(jié)領(lǐng)域的技術(shù)演進(jìn)主要集中于1990-2000年階段，屬于該領(lǐng)域技術(shù)的穩(wěn)定發(fā)展期;而2000年以后，雖然在專利申請量上有大幅增加的表現(xiàn)，但該階段技術(shù)演進(jìn)的發(fā)展主要集中于多繩動(dòng)態(tài)平衡這一分支中，其他分支的技術(shù)演進(jìn)幅度不如1969-1989的技術(shù)萌芽期。并且，技術(shù)分支之間的交叉研究也主要集中于2000年之前，主要體現(xiàn)為兩種技術(shù)分支之間的手段疊加，從而摒棄某些技術(shù)手段的潛在缺陷，獲得更為可靠和高效的技術(shù)效果。

彈簧式和補(bǔ)償（張緊）輪式調(diào)節(jié)為該領(lǐng)域的早期重點(diǎn)研究方向，在20世紀(jì)70-80年代擁有長足的發(fā)展。其中彈簧作為調(diào)節(jié)張力的最直觀便捷裝置，經(jīng)歷從固定于轎廂到固定于繩端的發(fā)展歷程，而在此期間，在轎廂和對重之間設(shè)置補(bǔ)償輪的張力調(diào)節(jié)方式也開始得到發(fā)展，其與彈簧式張力調(diào)節(jié)交叉應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了早期的提升用繩鏈張力調(diào)節(jié)功能。接著在20世紀(jì)90年代，隨著各項(xiàng)提升指標(biāo)對于高精度、高可靠性的要求，這兩種調(diào)節(jié)方式也通過設(shè)置彈簧壓縮量可調(diào)和補(bǔ)償輪高度可調(diào)實(shí)現(xiàn)了可控調(diào)節(jié)，其手段主要經(jīng)歷了從液壓、螺旋等方式。經(jīng)過近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，補(bǔ)償輪式和彈簧式張力調(diào)節(jié)方式已發(fā)展成熟，并且基于其穩(wěn)定可靠的性能廣泛應(yīng)用于現(xiàn)有的電梯系統(tǒng)中。

針對單繩靜態(tài)張力調(diào)節(jié)分支下的液壓式調(diào)節(jié)，由于其技術(shù)方案主要依靠液壓調(diào)節(jié)活塞行程從而控制繩鏈伸長量，因此在液壓控制技術(shù)成熟的基礎(chǔ)上其發(fā)展方向主要集中于液壓調(diào)節(jié)后的鎖止方式，而不管是早期的墊塊鎖止還是之后的螺旋鎖止，由于其均存在質(zhì)量體積大、易泄露噪音大的缺點(diǎn)，因此并未得到長足有效的發(fā)展。而另一分支杠桿式調(diào)節(jié)是一種基于阿基米德杠桿原理而合理設(shè)置繩鏈距離杠桿支點(diǎn)的位移從而調(diào)節(jié)張力的方式，盡管與液壓式調(diào)節(jié)一樣起步于20世紀(jì)90年代，但通過對杠桿安裝位置的不斷研究其并沒有停滯于21世紀(jì)，反而在針對杠桿與彈簧和補(bǔ)償輪的交叉研究上取得了進(jìn)步，成為張力調(diào)節(jié)方式的又一重要分支。

隨著提升負(fù)載的不斷增大，針對單繩的張力調(diào)節(jié)已不能滿足對提升用繩鏈張力的指標(biāo)需求，而針對多根提升用繩鏈采用獨(dú)立的單繩張力調(diào)節(jié)又存在調(diào)節(jié)不一致的問題，因此自20世紀(jì)90年代起，針對多繩張力的動(dòng)態(tài)平衡調(diào)節(jié)成為該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)，其經(jīng)歷了閉環(huán)液壓式調(diào)節(jié)、杠桿平衡式調(diào)節(jié)，并最終在21世紀(jì)發(fā)展出新的繩輪平衡式調(diào)節(jié)，相比于之前的閉環(huán)液壓式和杠桿平衡式，其不再需要笨重的液壓系統(tǒng)，也無需設(shè)置機(jī)械性能要求極高的杠桿裝置，適用于各種規(guī)格和材料的提升系統(tǒng)，因其具有高自動(dòng)性能和低成本正成為提升用繩鏈張力調(diào)節(jié)的重點(diǎn)研究方向。

3 結(jié)語

本文在梳理了提升用繩鏈張力調(diào)節(jié)領(lǐng)域各個(gè)技術(shù)分支的前提下，通過專利數(shù)據(jù)庫中相關(guān)專利文獻(xiàn)的檢索和統(tǒng)計(jì)，對提升用繩鏈張力調(diào)節(jié)設(shè)備的專利技術(shù)狀況進(jìn)行分析，進(jìn)一步理清該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)，有助于把握該領(lǐng)域的發(fā)展前景，對行業(yè)的規(guī)范和發(fā)展具有一定的指導(dǎo)意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張平.鋼絲繩張力平衡裝置[J].應(yīng)用技術(shù)，2012（5）：122.

[2]彭樹彥.多繩摩擦式提升機(jī)張力的測定和自動(dòng)平衡裝置的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù).2002（10）：13-14.