ПОДЪЕМНАЯ СИСТЕМА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
LIFTING SYSTEM AND METHOD OF ITS OPERATION

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0001] Удлиненные гибкие модули находят различное применение, например, в несущих элементах подъемников или канатных устройствах, приводных ремнях для механических устройств, таких например, как пассажирский конвейер и перила для пассажирских конвейеров. Такие модули могут иметь конструкцию, в которой несколько кордов заключены в полиуретановую оболочку. Например, в патенте США №№.6,295,799 и 6,739,433 показаны ремни, применяемые при удерживании в подвешенном состоянии кабины подъемника и противовеса в подъемной системе. Пример конструкции перил пассажирского конвейера показан в патенте США №4,982,829. Образец приводного ремня пассажирского конвейера показан в патенте США №6,540,060.
[0002] Одной из особенностей указанных модулей является то, что оболочка может загореться, если она находится в среде, которая может вызвать возгорание, например, при воздействии пламени. Было бы полезно придать оболочке свойства, обеспечивающие сопротивление горению или сведение его к минимуму. Одной из проблем, возникающих при изготовления такой невозгораемой оболочки, заключается в сохранении требуемых свойств материала оболочки. Вышеупомянутые примеры таких модулей должны обладать некоторой гибкостью, чтобы следовать траектории движения при использовании узла. Также желательно чтобы модуль имел подходящие для его предполагаемого использования поверхностные характеристики.
[0003] Были предложены огнестойкие полиуретановые композиции. Например, в патенте США №4,542,170 описано применение комбинации соли пентата и фосфата для придания огнестойкости. Не все огнезащитные средства совместимы с требованиями, предъявляемыми к примерам модулей, упомянутых выше.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] В одном из примеров реализации предложена подъемная система, которая включает по меньшей мере один удлиненный несущий элемент, работающий на растяжение. Оболочка покрывает по меньшей мере часть элемента, работающего на растяжение. Оболочка выполнена из полимерного материала. Несущий элемент содержит огнезащитное средство, выбранное из группы, состоящей из безгалогенного вспучивающегося огнестойкого покрытия на основе меламина или наполненного полимера, содержащего наноразмерный наполнитель, химически связанный с матричной фазой. В предложенной подъемной системе достигается технический результат, который заключается в повышении надежности работы подъемной системы за счет усиления огнезащитных свойств оболочки несущего элемента, которое обеспечивается в том числе благодаря использованию в ее составе вспучивающегося огнестойкого покрытия.
[0005] Согласно одному из примеров реализации, предложен способ изготовления модуля, содержащего по меньшей мере один несущий элемент, работающий на растяжение, по меньшей мере частично покрытый оболочкой, включающей огнезащитное средство, выбранное из группы, состоящей из безгалогенного вспучивающегося огнестойкого покрытия на основе меламина или наполненного полимера, содержащего наноразмерный наполнитель, химически связанный с матричной фазой. Изготовление оболочки включает нанесение полимерного материала на элемент, работающий на растяжение, с формированием оболочки требуемой формы. Несущий элемент содержит огнезащитное средство. Предложенный способ позволяет достичь технический результат, который заключается в изготовлении подъемной системы, имеющей высокую надежность за счет усиления огнезащитных свойств оболочки несущего элемента.
[0006] Различные особенности и преимущества описанных примеров реализации станут очевидны специалистам в данной области техники из следующего подробного описания изобретения. Чертежи, прилагаемые к подробному описанию изобретения, можно коротко описать следующим образом.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0007] На фиг.1 схематично показаны выбранные части подъемной системы, включающей несущий элемент, выполненный согласно варианту реализации настоящего изобретения.
[0008] На фиг.2 представлен вид с торца, на котором схематично показан один пример модуля несущего элемента подъемника.
[0009] На фиг.3 представлен вид с торца, схематично иллюстрирующий другой пример несущего модуля подъемника.
[00010] На фиг.4 схематично изображен пассажирский конвейер, включающий приводной ремень и перила, выполненные согласно варианту реализации настоящего изобретения.
[00011] На фиг.5 схематично показан пример конфигурации приводного ремня.
[00012] На фиг.6 схематично показан пример конфигурации перил.
[00013] На фиг.7 схематично показан пример способа изготовления модуля, сконструированного согласно варианту реализации настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[00014] Модули, выполненные согласно вариантам реализации настоящего изобретения, содержат огнезащитное средство в материале полимерной оболочки. В этом описании огнезащитный означает подавляющий или препятствующий распространению огня. В некоторых случаях, огнезащитное средство подавляет или препятствует распространению огня путем самотушения. Способность полностью останавливать огонь может зависеть от степени воздействия источника пламени. В большинстве случаев, огнезащитное средство по меньшей мере образует обуглившуюся поверхность и уменьшает содержание кислорода в окружающем воздухе, что ограничивает или замедляет любое распространение пламени, обычно сопровождающее горение оболочки.
[00015] На Фиг.1 схематично показаны выбранные части примера подъемной системы 20. Кабина подъемника 22 и противовес 24 удерживаются в подвешенном состоянии с помощью несущего модуля 26. В одном варианте реализации, несущий модуль 26 состоит из множества плоских ремней. В еще одной реализации, несущий модуль 26 состоит из множества круглых тросов. Другие детали подъемной системы не показаны или не описаны, так как они не являются необходимыми для понимания описанных вариантов реализации образцов согласно настоящему изобретению.
[00016] Несущий модуль 26 поддерживает вес кабины подъемника 22 и противовеса 24 и облегчает движение кабины подъемника 22 в нужные положения путем перемещения вдоль шкивов 28 и 30. Один из шкивов будет представлять собой тросоведущий шкив, который перемещается с помощью механического устройства подъемника известным способом и вызывает требуемое перемещение и размещение кабины подъемника 22. В этом образце другой шкив является направляющим шкивом. Необходимо, чтобы несущий модуль 26 мог подвергаться изгибу и частично наматываться вокруг шкивов 28 и 30 при перемещении модуля 26 в ответ на движение тросоведущего шкива.
[00017] На Фиг.2 представлен вид с торца, на котором схематично показан один из примеров конфигурации плоского ремня в одной из реализаций несущего модуля 26. В этом примере реализации, плоский ремень включает множество удлиненных кордовых элементов 32, работающих на растяжение, и полимерную оболочку 34, которая соприкасается с элементами 32. В этой реализации, оболочка 34 полностью покрывает элементы 32, работающие на растяжение. Согласно другому типичному варианту реализации, оболочка 34 по меньшей мере частично покрывает элементы 32. В одном примере реализации, элементы 32, работающие на растяжение, состоят из намотанных металлических тросов, например, стальных. В одной примере реализации полимерная оболочка 34 выполнена из термопластичного эластомера. В одной примере реализации, оболочка 34 выполнена из термопластичного полиуретана.
[00018] Другой пример реализация схематично показан на Фиг.3. Вид с торца троса, применяемого как часть несущего модуля 26, включает по меньшей мере один элемент 32, работающий на растяжение, и полимерную оболочку 34. В примере реализации на Фиг.3, можно использовать те же материалы, которые были упомянуты выше.
[00019] Нагрузка на несущие модули 26 осуществляется с помощью элементов 32, работающих на растяжение. Взаимодействие между оболочкой 34 и шкивами 28, 30 требует определенной величины трения, например, для достижения достаточной силы тяги. Поддержание требуемого коэффициента трения обеспечивает согласованную работу системы. Поверхность контакта между элементами 32 и оболочкой 34 должна также включать достаточное сцепление у поверхности контакта. Надлежащее сцепление облегчает передачу нагрузки между оболочкой 34 и элементами 32, работающими на растяжение. Более сильное сцепление приводит к более высокой несущей способности.
[00020] На Фиг.4 схематично показан пример реализации пассажирского конвейера 40. В этом примере, множество ступеней 42 движется известным способом для перевозки пассажиров между лестничными площадками 44 и 46. Также предусмотрены перила 48, чтобы пассажиры могли держаться при перемещении по конвейеру 40.
[00021] Как показано на Фиг.6, перила 48 включают множество элементов 32, работающих на растяжение, таких как стальные тросы, по меньшей мере частично покрытые полимерной оболочкой 34. В этом образце полимерная оболочка создает поверхность захвата и образует основную часть перил 48.
[00022] Реализация на Фиг.4 включает приводное устройство 50 для приведения в движение ступеней 42 в нужном направлении. Двигатель 52 вращает шкив привода 54 и вызывает движение приводного ремня 56. Как показано на Фиг.5, реализация приводного ремня 56 содержит несколько удлиненных тросовых элементов 32, работающих на растяжение, покрытых оболочкой 34. Материал оболочки образует зубья 57, которые взаимодействуют с соответствующей поверхностью на шкиве привода 54. Цепь ступеней 58 (Фиг.4) увлекается зубьями 59 на приводном ремне 56, вызывая требуемое движение ступеней 42.
[00023] Огнезащитное средство в полимерном материале оболочки содержит один компонент, выбранный из негалогенного вспучивающегося огнестойкого покрытия на основе меламина или наполненного полимера, содержащего наноразмерный наполнитель, химически связанный с матричной фазой.
[00024] В тех примерах реализации, в которых огнезащитное средство представляет собой безгалогенное вспучивающееся огнестойкое покрытие основе меламина, огнезащитное средство содержит меламиновую соль. В одном примере реализации огнезащитное средство представляет собой цианурат меламина. В другом примере реализации огнезащитное средство представляет собой фосфат меламина. В еще одной реализации огнезащитное средство представляет собой пирофосфат меламина. В другом примере реализации огнезащитное средство представляет собой полифосфат меламина.
[00025] Каждый из этих примеров огнезащитных средств обладает хорошей совместимостью со смолой основы, входящей в состав материала полимерной оболочки. Указанные примеры огнезащитных средств также характеризуются хорошей термостойкостью, эффективным подавлением пламени, основанном на многофункциональных механизмах замедления, и хорошей совместимостью с элементами 32 в модуле. Кроме того, эти примеры огнезащитных средств обладают хорошей совместимостью с другими деталями, такими как тросоведущие шкивы в подъемной системе. Кроме того, указанные примеры огнезащитных средств не ухудшают эластичные характеристики оболочки, необходимые для конкретного оборудования.
[00026] Описанные примеры огнезащитных средств оказывают действие за счет того, что они препятствуют действию одного из трех компонентов, которые инициируют или поддерживают горение, а именно, нагреванию, топливу и кислороду. Механизм работы огнезащитных средств в некоторых реализациях объединяет в себе функции разжижителя топлива (так как огнезащитное средство выделяет инертный газ), поглотителя кислорода и ингибитора нагревания. На начальной стадии, образцы безгалогенного вспучивающегося огнестойкого покрытия на основе меламина могут замедлять воспламенение, осуществляя теплоотвод за счет эндотермической диссоциации в случае меламиновой соли с последующей эндотермической возгонкой самого меламина при приблизительно 350°C. Другой, даже больший, эффект теплоотвода создается путем последующего разложения паров меламина.
[00027] Вспучивающиеся огнестойкие покрытия на основе меламина можно рассматривать как обедненное топливо для горения поскольку теплота его сгорания составляет только приблизительно сорок процентов от теплоты сгорания углеводородов. Более того, азот, образующийся при горении, действует как инертный разжижитель. Еще одним источником инертного разжижителя является аммиак, высвобождающийся во время разложения меламина или самоконденсации меламиновой фракции, которая не возгоняется.
[00028] Вспучивающиеся огнестойкие покрытия на основе меламина также вносят значительный вклад в образование обугленного слоя в процессе вспучивания. Обугленный слой действует как барьер между кислородом и газами, образующимися при разложении полимера. Устойчивость обугленного слоя усиливается полициклическими структурами, образующимися во время самоконденсации меламина. В сочетании с фосфористыми синергистами, меламин может дополнительно увеличивать устойчивость обугленного слоя путем образования азотсодержащих и фосфористых веществ. Кроме того, меламин может действовать для обуглившегося вещества как порообразователь, усиливая функциональные возможности теплового барьера обугленного слоя.
[00029] В описанных выше образцах, содержащих фосфатный компонент, фосфат является хорошим агентом для образования обуглившегося вещества, которое обеспечивает физический барьер между топливом и теплотой, блокирующий процесс горения. Соответственно, указанные примеры огнезащитных средств являются высокоэффективными, и их сравнительно просто включить в материал полимерной оболочки того вида, который применяют в реализациях предлагаемых модулей. Приведенные в качестве примера оболочки приобретают огнезащитные свойства, при смешивании огнезащитного средства с материалом оболочки. Как описано ниже, в некоторых реализациях огнезащитное средство смешивают со смолой основной, входящей в состав материала оболочки. В отличие от других огнезащитных технологий, которые требуют синергетического взаимодействия различных огнезащитных средств, одна композиция из упомянутых выше, является эффективной при придании материалу оболочки огнезащитных свойств.
[00030] Примеры огнезащитных средств обладают хорошей совместимостью с смолой основы, входящей в состав материала оболочки, благодаря их химическому составу. Огнезащитные средства содержат полярные, азотсодержащие и богатые кислородом соединения, аналогичные соединениям смолы, входящей в состав оболочки. Это обеспечивает эффективность и простоту, так как химические связи полимерных смол основыи огнезащитного средства химически совместимы, что способствует смешиванию.
[00031] Другая особенность примеров огнезащитных средств состоит в том, что они обладают хорошей гидролитической устойчивостью, поскольку они характеризуются сравнительно низкой гидрофильностью и обладают низкой растворимостью в воде. Кроме того, примеры огнезащитных средств проявляют хорошую термостойкость во время обработки, такой как процедура изготовления оболочки.
[00032] В других реализациях огнезащитное средство содержит наполненный полимер с наноразмерным наполнителем, химически связанным с матричной фазой. Одним таким примером является полиэдрические олигомерные силсесквиоксаны (POSS). Указанное огнезащитное средство представляет собой кремнийсодержащую добавку, которая обеспечивает эффект замедления пожара, пламени или дыма. Молекулы POSS можно считать самыми маленькими частицами кремнезема, которые можно изготовить. Однако в отличие от кремнезема или модифицированных глин, каждая молекула POSS содержит ковалентно связанные химически активные функциональные группы, подходящие для полимеризации или сополимеризации мономеров POSS в полимерные цепи, такие как цепи в материале оболочки (например, термопластичном уретане). Каждая молекула POSS содержит нереакционноспособные органические функциональные группы, обеспечивающие растворимость и совместимость фрагментов POSS и различных полимерных систем, применяемых в упомянутых выше реализациях модулей. Технологии на основе POSS отличаются очень широким химическим разнообразием и большое количество мономеров и полимеров POSS доступны в настоящее время в жидкой или твердой форме. Как правило, мономеры POSS растворимы в распространенных растворителях. Соответственно, технологию на основе POSS можно применять тем же способом, что и в случае обычных органических соединений в мономерной или полимерной (т.е., смола) форме.
[00033] Огнезащитное средство, содержащее молекулы POSS, готов к употреблению в том смысле, что химическое исходное сырье на основе POSS можно добавлять почти во все виды полимеров, не сталкиваясь с производственными сложностями. Улучшение физических свойств полимеров, включающих фрагменты POSS, происходит благодаря способности POSS контролировать движение полимерных цепей, одновременно сохраняя эксплуатационные характеристики и механические свойства смолы основы. Это. является прямым результатом наноскопического размера POSS и его соотношения размерами полимера.
[00034] Полимеры, содержащие добавки POSS, обеспечивают замедленное горение и снижение выделения тепла по сравнению с некоторыми другими огнезащитными пластмассами. Включение добавки POSS в материал оболочки также увеличивает диапазон температур пригодный для применения конечного продукта. Некоторые из свойств, которые делают системы на основе POSS предпочтительными по сравнению с другими, включают размер частиц POSS, гигроскопичные свойства, проницаемость по отношению к кислороду, устойчивость к высоким температурам, химическую реакционную способность, смешиваемость с полимерами, поверхностные свойства, механические свойства и коррозионную стойкость.
[00035] Как описано ниже применительно к Фиг.7, огнезащитное средство на основе POSS добавляют в синтезирующий поток при обработке материала оболочки.
[00036] В некоторых реализациях, количество компонентов POSS в готовом материале оболочки составляет менее чем десять весовых процентов.
[00037] В еще одном примере реализации огнезащитное средство состоит из углеродных нанотрубок. Как полагают, углеродные нановолокна или нанотрубки обеспечивают превосходные огнезащитные характеристики по сравнению, например, с наноглинами. Углеродные нановолокна также увеличивают мехнаническую прочность полиуретана и теоретически обеспечивают преимущества в отношении трения.
[00038] В некоторых образцах, содержащих всего 0.5 весовых процентов углеродных нанотруб в материале полимерной оболочки, величина тепловыделения уменьшается, время тепловыделения увеличивается, или имеет место и то и другое. Иными словами, присутствие углеродных нанотрубок обеспечивает более огнеустойчивый материал.
[00039] Хотя выше описаны разнообразные огнезащитные средства, каждый из которых можно применять в материале полимерной оболочки по отдельности, можно комбинировать более одного огнезащитного средства в одном составе.
[00040] При применении металла в любой из реализаций элемента 32, работающих на растяжение, металлический материал может быть без покрытия или с покрытием, или иметь защитное металлическое покрытие. Например, черный металл основы может иметь покрытие или может быть покрыт цинком, оловом или медью.
[00041] На фиг.7 схематично показан способ 60 изготовления модуля, такого как несущий элемент подъемника, перила пассажирского конвейера или приводной ремень, такой как ремень, применяемый для пассажирского конвейера. Огнезащитное средство 62 смешивают с подаваемой основной полимерной смолой 64 в смесителе 66 для приготовления концентрата.
[00042] Выбранное количество огнезащитного средства будет зависеть, частично, от выбора огнезащитного материала. В случае безгалогенного вспучивающегося огнестойкого покрытия на основе меламина, смесь концентрата может содержать выбранное огнезащитное средство в диапазоне между примерно 20% и примерно 50% (по массе). Конечный материал оболочки в некоторых образцах содержит 0.2%-20% масс. огнезащитного средства в материале оболочки. В случае огнезащитного средства на основе POSS, готовый материал оболочки в некоторых образцах содержит менее чем 10% масс. огнезащитного средства. При применении углеродных нанотрубок в качестве огнезащитного средства, содержание огнезащитного средства составляет от примерно 0.5% до примерно 10% от массы материала оболочки.
[00043] Как показано на фиг.7, материал оболочки получают в секции 72 формования оболочки, такой как литьевая форма, обеспечивающая требуемую геометрию оболочки. В приведенном примере, несколько катушек 74 подают элементы 32, работающие на растяжение, в секцию 72 формования оболочки, в которой по меньшей мере на одной внешней поверхности элементов 32 формируют оболочку, с получением требуемого модуля. В случае Фиг.7, конечный модуль представляет собой несущий элемент 26 подъемника.
[00044] Присутствие огнезащитного средства не нарушает или не изменяет неблагоприятным образом других свойств материала оболочки, таких как эластичность основного полимерного материала, так что оболочка функционирует так, как это необходимо для ее конкретного применения (например, может следовать за направляющим устройством, когда модуль выполнен в виде перил пассажирского конвейера, может передавать достаточную движущую силу, когда модуль выполнен в виде ведущего элемента, такого как ремень, или может наматываться вокруг шкивов и обеспечивать достаточную силу тяги для перемещения кабины подъемника, когда модуль выполнен в виде несущего элемента подъемника). Кроме того, не подвергается риску способность к формованию оболочки в требуемую форму и поддержанию хорошей адгезии между оболочкой 34 и элементами 32, работающими на растяжение. Фактически, в некоторых образцах адгезия между материалом оболочки 34 и элементами 32 улучшается за счет присутствия огнезащитного средства в материале оболочки.
[00045] Благодаря присутствию огнезащитных средств, оболочка модуля также обладает хорошей термостойкостью, гидролитической устойчивостью, низкими гидрофильными свойствами и хорошей совместимостью при взаимодействии с другими деталями, такими как шкив подъемника или цепь ступеней пассажирского конвейера.
[00046] В другом примере реализации, огнезащитный материал включен в модуль без непосредственного подмешивания в материал оболочки. В другом примере реализации, по меньшей мере один из вышеописанных примеров огнезащитных материалов включен в оболочку путем введения огнезащитного материала в полости в заранее изготовленной оболочке. Это может быть сделано на макро или нано уровне. В одном из примеров реализации огнезащитный материал химически связан с материалом заранее изготовленной оболочки. В другом из примере реализации, огнезащитный материал не связан химически с материалом оболочки, но удерживается на месте путем его размещения в подходящие полости в заранее изготовленной оболочке.
[00047] В некоторых примерах реализации, по меньшей мере одна полость в заранее изготовленной оболочке расположена вдоль по меньшей мере выбранных участков модуля и заполнена огнезащитным материалом, таким как материалы, описанные выше. В одном таком образце полость расположена вдоль участка модуля паралелльно элементам, работающим на растяжение, и заполнена огнезащитным материалом.
[00048] Предыдущее описание по своему характеру является иллюстративным, а не ограничивающим. Специалистам в данной области техники будут очевидны вариации и модификации в отношении описанных примеров реализации, которые не выходят за рамки настоящего изобретения. Рамки правовой защиты, предоставляемые этому изобретению, определяются только нижеследующей формулой изобретения.