專(zhuān)利名稱(chēng)：鉬合金電梯安全制動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種安全制動(dòng)系統(tǒng)，它用于減慢或停止處于超速狀態(tài)的諸如電梯轎廂等的垂直運(yùn)行物體。更確切地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種具有鉬合金摩擦表面的用于減慢或停止電梯轎廂的安全制動(dòng)系統(tǒng)。
安裝在電梯轎廂上的一個(gè)典型的安全制動(dòng)系統(tǒng)包括一對(duì)具有大體上為扁平摩擦表面的楔形制動(dòng)瓦。該扁平摩擦表面通常設(shè)置在T形導(dǎo)軌的導(dǎo)柱部分的相對(duì)兩側(cè)處，T形導(dǎo)軌支撐于電梯井道壁上。這兩個(gè)楔形制動(dòng)瓦由一個(gè)限速器機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，該限速器促使楔形制動(dòng)瓦沿著一相鄰的導(dǎo)瓦移動(dòng)，而導(dǎo)瓦反過(guò)來(lái)又促使這兩個(gè)制動(dòng)瓦的摩擦表面與導(dǎo)軌相互接觸，以減慢或停止轎廂。
在一個(gè)典型的安全制動(dòng)系統(tǒng)中，這些楔形結(jié)構(gòu)可以承載至大約56,000磅(250,000牛頓)的法向力，這個(gè)力是通過(guò)在7英寸2表面上施加8000磅/英寸2的壓強(qiáng)得到的(0.0045米2的面積上的55,000千帕壓強(qiáng))。使用以大約6米/秒的速度相對(duì)于導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)具有約為0.15的額定摩擦系數(shù)的鑄鐵摩擦表面，作用在一個(gè)楔形結(jié)構(gòu)上的56,000磅(250,000牛頓)的力在該楔形結(jié)構(gòu)的摩擦表面上產(chǎn)生大約11,200磅(50,000牛頓)的摩擦力。在一個(gè)使用鑄鐵摩擦表面的傳統(tǒng)電梯轎廂設(shè)計(jì)中，有四個(gè)摩擦表面，它們產(chǎn)生一個(gè)大約45,000磅(200,000牛頓)的總的潛在制動(dòng)力。
當(dāng)建造一個(gè)非常高的建筑物時(shí)，服務(wù)于該建筑物各個(gè)樓層間的高速、重載的電梯(通常為4到8米/秒，而這里為12.5米/秒)變得非常必要。這種電梯具有達(dá)到大約16,000千克的載重量。這種電梯的安全制動(dòng)要求也提高了。已經(jīng)確定，在這種需要高速、重載的現(xiàn)代化的電梯轎廂中，普通的灰口鑄鐵不能作為一種穩(wěn)定的磨擦材料使用，這是因?yàn)槠溥^(guò)渡磨損造成制動(dòng)失敗和高摩擦熱量造成摩擦系數(shù)降低。因此，需要使用另外一種具有低磨損和穩(wěn)定的高磨擦的摩擦材料制造電梯的安全制動(dòng)瓦，以適應(yīng)安裝在高層建筑中的高速、重載電梯的需要。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于停止電梯轎廂的電梯安全制動(dòng)器。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于高速、重載電梯中的具有穩(wěn)定的高摩擦系數(shù)和低磨損的可靠的電梯安全制動(dòng)器。
上述目的是利用具有從一基座上形成的制動(dòng)瓦和用于與電梯導(dǎo)軌表面接觸的固定在該基座上的摩擦表面的電梯制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。至少摩擦表面的一部分由一種合金材料構(gòu)成，該合金材料包括大約99.4％重量的鉬，0.5％重量的鈦和0.1％重量的鋯。該安全制動(dòng)器設(shè)置有一致動(dòng)器，它將制動(dòng)瓦的摩擦材料壓靠在導(dǎo)軌表面上以使電梯轎廂停止。
附圖沒(méi)有按照比例描繪，包括

圖1是具有位于導(dǎo)軌相對(duì)兩側(cè)的兩個(gè)楔形摩擦結(jié)構(gòu)的電梯安全制動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單示意圖；圖2是具有位于制動(dòng)瓦基座的朝向軌道的表面上的鉬合金摩擦板的電梯安全制動(dòng)器的簡(jiǎn)單示意圖；圖3是圖2中實(shí)施例另外還包括一在其上加工出的橫向開(kāi)口的電梯安全制動(dòng)器的簡(jiǎn)單示意圖；圖4是本發(fā)明的另一種實(shí)施例的簡(jiǎn)單示意圖，它顯示了固定在制動(dòng)瓦基座的朝向軌道的表面上的一組鉬合金摩擦片；圖5是圖4沿著5-5線的一個(gè)簡(jiǎn)略橫截面圖，它顯示了摩擦片通過(guò)一種柔性材料的連接；圖6是鉬合金摩擦材料以一組長(zhǎng)片方式固定在制動(dòng)瓦基座上的一個(gè)簡(jiǎn)單示意圖；圖7是鉬合金摩擦材料以一組由板夾持的扣件方式固定在制動(dòng)瓦基座上的一個(gè)簡(jiǎn)略局部剖視圖；圖8是一個(gè)扣件的簡(jiǎn)單透視圖。
圖1是本發(fā)明可以應(yīng)用在其上的已知的電梯安全制動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖。該制動(dòng)系統(tǒng)10包括一對(duì)連接在轎廂14上的致動(dòng)器12，它們位于支撐在電梯井道(未顯示)中的導(dǎo)軌16的相對(duì)兩側(cè)。致動(dòng)器12部分地由一個(gè)楔形導(dǎo)瓦18構(gòu)成，它在與導(dǎo)軌16基本垂直的方向上可移動(dòng)地位于支架20內(nèi)。導(dǎo)瓦18由彈簧22壓向?qū)к?6。導(dǎo)瓦18具有一傾斜的支撐表面24。具有基座26的楔形制動(dòng)瓦25上設(shè)置有一傾斜楔塊表面28，它與導(dǎo)瓦18的傾斜支撐表面24互補(bǔ)。制動(dòng)瓦25還設(shè)置有一個(gè)朝向軌道的表面30。制動(dòng)瓦25位于導(dǎo)瓦18和導(dǎo)軌16之間。帶有高摩擦材料的制動(dòng)片32固定在制動(dòng)瓦基座26的朝向軌道的表面30上。一個(gè)包括一組滾子34的滾子組件位于導(dǎo)瓦18的傾斜支撐表面24和制動(dòng)瓦25的互補(bǔ)傾斜楔塊表面28之間。滾子34在導(dǎo)瓦18與制動(dòng)瓦25的相鄰互補(bǔ)的傾斜表面24和28之間分別提供一低摩擦接觸。導(dǎo)瓦18由彈簧22作用一朝向?qū)к?6的力FN，通過(guò)滾子34壓向制動(dòng)瓦25。
在需要制動(dòng)系統(tǒng)10工作的緊急情況下，朝向電梯轎廂14的力FA作用到楔形制動(dòng)瓦25的基座26上，這使得瓦25朝電梯轎廂14移動(dòng)。通常，力FA由與限速器(未顯示)相連的繩、纜或機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置施加。導(dǎo)瓦18和制動(dòng)瓦基座26的互補(bǔ)的傾斜表面24和28分別使得制動(dòng)瓦25移向?qū)к?6，直到制動(dòng)片32和導(dǎo)軌16接觸。正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知的那樣，片32通過(guò)彈簧22施加的法向力FN作用到導(dǎo)軌16上。由法向力FN產(chǎn)生的制動(dòng)力的大小基本上直接與制動(dòng)墊片32所用的高摩擦材料與軌道材料16之間的摩擦系數(shù)μk成正比。當(dāng)制動(dòng)發(fā)生的時(shí)候，熱量會(huì)在制動(dòng)片32上聚集，這會(huì)有害地改變制動(dòng)片材料與導(dǎo)軌材料之間的摩擦系數(shù)μk。如果對(duì)于一種給定的材料熱量變得足夠高，實(shí)質(zhì)上會(huì)降低硬度，也會(huì)使高摩擦材料發(fā)生變形或熔化，這反過(guò)來(lái)會(huì)使制動(dòng)失敗。
在現(xiàn)有技術(shù)中，用于制動(dòng)系統(tǒng)10中的制動(dòng)片32具有一個(gè)由灰口鑄鐵形成的摩擦表面。但是，灰口鑄鐵適用于低速、輕載的情況，而在高速、重載的情況下，不能作為一種穩(wěn)定的摩擦材料工作?？紤]到灰口鑄鐵在這種應(yīng)用中的缺陷，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用作制動(dòng)片32的高摩擦材料的灰口鑄鐵可以由鉬合金替代。根據(jù)本發(fā)明的具有鉬合金的制動(dòng)片(將在下面更詳細(xì)的描述)，它可以在電梯以速度達(dá)10米/秒、載重達(dá)16000千克工作時(shí)所需情況下工作。另外還發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明制成的制動(dòng)片具有重要的機(jī)械韌性、耐熱沖擊性、相對(duì)于導(dǎo)軌鋼的可忽略磨損率以及相對(duì)于導(dǎo)軌鋼的足夠的摩擦系數(shù)。
遵照美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)(ASTM)的標(biāo)準(zhǔn)B 387-90，由No.364號(hào)鈦-鋯-鉬(TZM)鉬合金制成的一塊30mm直徑的板固定在一塊鋼底層上形成一塊30mm的試驗(yàn)片，這種鉬合金包括大約99.4％重量的鉬，0.5％重量的鈦，0.1％重量的鋯，在該鉬合金材料的邊設(shè)置一斜面。該試驗(yàn)片被施加了11,000牛頓的法向力抵靠在一個(gè)旋轉(zhuǎn)的2米直徑的盤(pán)上，這用于摹擬重載、高速情況下一個(gè)典型的鋼制成的井道導(dǎo)軌表面上的緊急制動(dòng)。將近6,000牛頓的摩擦力產(chǎn)生了，這表明該材料與導(dǎo)軌鋼之間具有大約0.4的額定摩擦系數(shù)，它是典型的30級(jí)灰口鑄鐵的1.5倍。該TZM鉬合金片顯示了非常小的磨損，大約是普通30級(jí)灰口鑄鐵顯示出的磨損的1％。由該鉬合金造成的軌道損壞與30級(jí)灰口鑄鐵造成的相同。該材料在所有軌道的情況下(干凈的軌道、生銹的軌道、上油的軌道、潮濕的軌道和粗加工過(guò)的軌道)進(jìn)行了模擬。
如圖2中所示，這個(gè)制動(dòng)器的摩擦表面可以是固定在基座26上的板32的形式。如圖3中所示，摩擦表面形成的形狀可被加工成橫格圖案結(jié)構(gòu)。參見(jiàn)圖4和圖5，摩擦表面也可以由TZM合金構(gòu)成的一組片38形成。片38可以通過(guò)機(jī)械緊固件(未顯示)或者其它方式直接固定到基座26上，片38也可以通過(guò)一種柔性材料分隔物(compliant material interface)40固定到基座26上，柔性材料分隔物40可以彈回合金摩擦材料相對(duì)于基座26的運(yùn)動(dòng)，并且在制動(dòng)瓦基座26的朝向?qū)к壍谋砻鏇](méi)有完全與導(dǎo)軌接觸的情況下使得大量的片與導(dǎo)軌表面接觸。本發(fā)明中所使用的柔性材料包括耐熱橡膠類(lèi)材料，諸如耐熱硅。單個(gè)板32，一個(gè)或多個(gè)片38可以在其上加工出橫格圖案結(jié)構(gòu)(未顯示)。
參見(jiàn)圖6，摩擦表面也可以由一組合金材料制成的長(zhǎng)片(pins)42構(gòu)成，它放置成基本上橫向于摩擦表面與導(dǎo)軌表面間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向。在大多數(shù)情況下，這些長(zhǎng)片水平地定位于電梯系統(tǒng)中，但這不是必需的。長(zhǎng)片42也可以通過(guò)柔性材料分隔物以所顯示的片38固定的方式固定到基座26上。柔性材料分隔物可以彈回片42相對(duì)于基座26的運(yùn)動(dòng)。
參見(jiàn)圖7和圖8，還有另外一種實(shí)施例，摩擦表面可以由一組合金材料制成的扣件46形成，扣件46具有頭部48和莖部50。這組扣件46的每個(gè)頭部48都由緊固板52聯(lián)接到基座26上，緊固板52具有一組莖部50從其中穿過(guò)的開(kāi)口54。
通過(guò)上面的描述可以理解到，已經(jīng)敘述了根據(jù)本發(fā)明的幾個(gè)用于停止一個(gè)電梯的安全制動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)施例。其中使用的鉬合金提供了一個(gè)高摩擦系數(shù)，其優(yōu)點(diǎn)在于可以使用低法向力和較小、較輕的彈簧以及安全設(shè)備。應(yīng)該理解到，這里所描述的實(shí)施例僅僅是體現(xiàn)了本發(fā)明精神。對(duì)于那些在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的工程技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，還可作許多變化。因此，應(yīng)通過(guò)附加的權(quán)利要求及其合理的解釋來(lái)限定本發(fā)明。
權(quán)利要求
1．一種用于停止電梯轎廂的電梯安全制動(dòng)器，包括一個(gè)制動(dòng)瓦，它具有一基座和固定到基座上用于與電梯導(dǎo)軌表面接觸的摩擦表面，其特征在于至少摩擦表面的一部分由一種合金材料構(gòu)成，該合金材料包括99.4％重量的鉬，0.5％重量的鈦，0.1％重量的鋯；以及用于將制動(dòng)瓦的摩擦材料壓靠在導(dǎo)軌表面上以停止電梯轎廂的裝置。
2．如權(quán)利要求1所述的電梯安全制動(dòng)器，其特征在于摩擦表面是一個(gè)固定在所述基座上的板。
3．如權(quán)利要求2所述的電梯安全制動(dòng)器，其特征在于該板帶有一在其上加工的橫向開(kāi)口結(jié)構(gòu)。
4．如權(quán)利要求1所述的電梯安全制動(dòng)器，其特征在于摩擦表面包括一組有由合金材料構(gòu)成的片。
5．如權(quán)利要求4所述的電梯安全制動(dòng)器，其特征在于至少這些片中的一個(gè)帶有在其上加工出的橫格圖案結(jié)構(gòu)。
6．如權(quán)利要求4所述的電梯安全制動(dòng)器，其特征在于至少這些片中的一個(gè)通過(guò)可以將片相對(duì)于基座的運(yùn)動(dòng)彈回的柔性材料固定到基座上。
7．如權(quán)利要求6所述的電梯安全制動(dòng)器，其特征在于該柔性材料是一種耐熱橡膠材料。
8．如權(quán)利要求1所述的電梯安全制動(dòng)器，其特征在于摩擦表面包括一組由合金材料構(gòu)成的長(zhǎng)片，該組長(zhǎng)片放置成基本上橫向于摩擦表面與導(dǎo)軌表面間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向。
9．如權(quán)利要求1所述的電梯安全制動(dòng)器，其特征在于至少這些片中的一個(gè)通過(guò)可以將片相對(duì)于基座的運(yùn)動(dòng)彈回的柔性材料固定到基座上。
10．如權(quán)利要求9所述的電梯安全制動(dòng)器，其特征在于該柔性材料是一種耐熱橡膠材料。
11．如權(quán)利要求1所述的電梯安全制動(dòng)器，其特征在于摩擦表面包括一組由合金材料構(gòu)成的扣件，該扣件具有一頭部和一莖部，這組扣件的頭部由一緊固板緊固到基座上，該緊固板具有一組莖部從其中穿過(guò)的開(kāi)口。
全文摘要
一種用于停止電梯轎廂的電梯安全制動(dòng)器,其包括一個(gè)制動(dòng)瓦,該制動(dòng)瓦具有一用于與電梯導(dǎo)軌表面接觸以提供一制動(dòng)力的鉬合金摩擦表面。該鉬合金包括99.4%重量的鉬,0.5%重量的鈦,0.1%重量的鋯。由該合金構(gòu)成的制動(dòng)器摩擦表面展示了具有一穩(wěn)定的高摩擦和低磨損,適用于安裝在高層建筑物中的高速、重載電梯上。
文檔編號(hào)F16D69/02GK1217288SQ9812315
公開(kāi)日1999年5月26日 申請(qǐng)日期1998年11月5日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月6日
發(fā)明者M·S·湯普森, D·W·麥基, J·T·比爾斯, M·C·朗, P·H·麥克魯斯基, F·J·魯西爾, J·A·L·勒道克斯, D·T·恩古云, P·本納特 申請(qǐng)人:奧蒂斯電梯公司