电梯安全装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电梯的安全装置，具有至少一个固定安装在电梯竖井内的电梯导轨和一个制动部分，所述制动部分包括至少一个摩擦件，该摩擦件具有至少一个摩擦面，所述摩擦面可以抵压在导轨上，以便对电梯进行制动，摩擦件具有的摩擦材料由一种纤维增强的陶瓷复合材料构成，该复合材料包含碳化硅和作为增强成分的碳纤维，其特征在于，复合材料包括碳化硅、碳和仅由碳纤维构成的增强成分的基体，其中碳纤维的长度至少为１０ｍｍ并且碳纤维在摩擦件内含量在３０（体积）％至７０（体积）％之间。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电梯的安全装置，该安全装置具有至少一个固定安装在电梯竖井内的电梯导轨和一个制动部分，所述制动部分包括至少一个制动件，该制动件具有至少一个摩擦面，该摩擦面可以抵压在导轨上，以便对电梯进行制动，制动件具有的摩擦材料由一种纤维增强的陶瓷复合材料构成，该复合材料包含碳化硅和作为增强成分的碳纤维，本专利技术还涉及制作这种摩擦件的方法。公寓单元、观察塔等载人电梯必须除了操作制动器外还要有一单独的应急制动器或应急制动装置。这种应急制动器在紧急情况下，即当电梯轿厢的速度超过规定的最大速度时，作为安全停车装置在乘客可以接受的迟延后采用将摩擦面抵压在电梯竖井中的导轨的方式对轿厢进行制动并可靠地将电梯轿厢保持在停靠不动的位置。为了充分利用特别是在城市中的地基和空间，现代化的大楼越建越高。为了在适当的时间内可以到达高层建筑中各个楼层，将充分利用达1500米/分钟最高允许速度。这意味着，在紧急情况下对轿厢制动时必须对动能进行吸收，即随速度的提高动能将增大，因而应急制动器的摩擦面-起着线性制动器的作用-将承受极端的负荷。电梯应急制动器的通常的金属摩擦面不能承受这种极端的负荷，在此期间将产生达1000℃的温度。例如在GB-A-2274827中记载了上述的通常的摩擦衬层，该衬层具有一石墨相、一斯氏体相、一渗碳体相和一珠光体相。为了满足要求的提高，目前建议对应急电梯制动器采用以氮化硅作为主要成分的陶瓷制动层。US-A-5.503.257披露了一种电梯安全装置，该装置包括具有陶瓷材料的陶瓷制动部分，所述陶瓷材料由氧化铝、氮化硅或氧化锆构成。即使这种陶瓷制动层或具有所述层的相应的制动块在实现安全功能时也受到制约，例如在突然将制动块锁定在金属导轨上时，作为机械过应力或热冲击的结果，由于对加在陶瓷上的冲击的固有的脆性和敏感度将导致该衬层的粉碎。所述由氧化铝、氮化硅或氧化锆构成的陶瓷制动部件的尺寸小于支撑板并嵌接或粘接在支撑板的固定件上。由于陶瓷制动部件和金属支撑板具有不同的膨胀特性，所以完全可以预料到，在高摩擦面温度的情况下制动部件将出现变形和松懈现象。作为制动部件被剪切或粉碎的结果，此点还将导致整个制动装置失效。而且表面尺寸较大的制动部件(即板形制动部件)，由于其耐损度不足以克服增大的弯曲负荷，因而是不适用的。US-A-5.964.320提出一种用于电梯应急制动器的制动体，所述制动体包括一个制动表面和多个制动部件，所述制动部件在制动区段并突出于制动区段。这些突出的制动部件由复合材料构成，所述复合材料由陶瓷基材构成，所述陶瓷基材包括氮化硅或硼化钛、塞龙和碳化硅系列，所述碳化硅由碳化硅晶须和碳化硅片晶构成，其含量不少于由系列中选出的至少一种陶瓷材料的10(重量)％。由于这类制动块或摩擦衬层包括最少量的SiC晶须(针状纤维的长度达几λm)或SiC片晶(片状部分为微米数量级)，所以陶瓷强度有所增强并且对其抗断裂性能也有小的改进。另外，这类制动部件可以含有10至55(体积)％的长SiC、Si3N4、C或钨纤维，但在此情况下，这些纤维垂直于衬层面。但纤维只能实现很小程度的纤维增强作用。晶须和片晶由于其尺寸很小，所以是可吸入颗粒物，一旦作为摩擦和制动的磨损的结果被游离出，将被人员吸入。目前由于晶须和片晶的毒性和在大多数国家禁止对其应用，因而对其已不再应用。基于上述现有技术，本专利技术的目的在于进一步研制出电梯的一种上述类型的安全装置，从而当轿厢被紧急制动时，满足其最大允许速度达1500米/分钟(等于25米/秒)的应急安全装置的要求和应急制动装置超过1000℃的温度的要求。本专利技术目的通过一种上述这种安全装置得以实现，其中复合材料包括碳化硅、碳和优选仅由碳纤维构成的增强成分的基材，其中碳纤维的长度至少为10mm并且在摩擦件内碳纤维的含量为30(体积)％至70(体积)％之间。这样的一种安全装置的特征尤其在于对摩擦件进行增强的等于或长于10mm的碳纤维；不需要晶须和片晶增强材料，因而在紧急制动时不会产生剧烈摩擦出的粉尘。构成增强材料的碳纤维嵌入由碳化硅和碳构成的基材中。在摩擦件中碳纤维的含量在30(体积)％至70(体积)％之间，因而可以确保实现充分高的抗断裂和耐热冲击性能，其中在应实现极低的磨损率和高的热导率的时候，优选具有较少的体积含量的碳纤维，而就复合材料的机械强度而言要求特别严格时，则应采用较大的(体积)含量的碳纤维。由所要求的机械强度和耐热冲击性能来决定在摩擦件中的碳纤维的量度，上述性能将随着纤维含量的增加而得到改善。为产生适度的耐摩擦和磨损性能，则必须具有最低量的碳化硅。在驱动速度适中或当摩擦衬层可以具有相应的厚度时，优选碳纤维的体积含量较低。而当必须实现高的驱动速度时，或当出于对空间的考虑摩擦衬层必须特别薄时，应采用大的纤维含量。根据本专利技术的一优选实施例，碳纤维在摩擦件内设置成纺织和/或编织物的叠层；在此情况时，碳纤维至少与摩擦面平行地设置在摩擦面的区段内。这种纤维设置可以实现在紧急制动摩擦面被剧烈的撞击在导轨上时并且当以达100兆帕的特别高的表面压力保持轿厢处于静止状态时产生的弯曲移动将被吸收。因此采取该措施特别是可以替代多个分离的较小的摩擦，单独一体的大表面摩擦衬层。由于这种摩擦件具有很高的抗断裂强度，所以除了矩形的衬层和固定孔、横向和纵向槽外，还可以应用圆环板，而不会对这种摩擦件的使用寿命造成不利的影响。当然所有惯用的设计都可以用于将这种摩擦件安装在安全制动装置上。研究还表明，在摩擦件内，特别是在接近摩擦面的摩擦件区段内的高的陶瓷含量，即碳化硅的含量等于或大于20(重量)％，这将对摩擦系数和耐磨性产生积极的影响。该高的陶瓷含量将有益于提高摩擦系数、热导率和耐磨性。但摩擦件在接近摩擦面的区段内的碳纤维含量只能高到通过复合材料的相应的至少为10W/mK的热导率将摩擦热消散的程度。经发现，当将摩擦件的接近于摩擦面的区段的热导率设置过低时，磨出的金属颗粒将附着在衬层面上，因而将导致在紧急制动时与导轨的粘连。因而将造成摩擦件接近于摩擦面的区段部分受到损坏或脱落。摩擦件的一种有益的结构是不加覆盖的最小长度为10mm的碳纤维。在热处理的情况下较短的纤维在很大程度上将转化成碳化硅并且液体硅的措施将起着提高耐磨性的作用，但同时由于转化成SiC，因而将对材料的强度产生不利的影响。为了对这些不利的影响进行限制或补偿并且为了实现为50兆帕的最低的强度，所采用的碳纤维的长度必须至少为10mm并且作为适量的强度纤维的含量至少为30(体积)％。但最为有益的是，纤维的长度与摩擦件的最长的尺寸相符(即长x宽)。根据一个实施例，摩擦件可以被分成芯部和摩擦部，所述摩擦部至少环围摩擦面。在这样一种设置中，芯部和摩擦部可以满足不同的要求，即芯部用于摩擦体的高的强度和稳定性，而摩擦部用于当紧急制动时锁定在导轨上时满足特殊的要求，即最佳地实现摩擦特性(摩擦系数、耐磨性和热导率的稳定)。构成这样一种摩擦件的各层可以通过硅化反应相互连接在一起。作为该过程的一部分，在硅化之前将高碳含量的接合糊加入到各层之间的连接区段内，在接着进行的硅化时所述糊与液体硅反应成碳化硅。层结构优选具有三层，一方面可以在摩擦件接近摩擦面的区段内实现高陶瓷含量，另一方面由于具有一高纤维含量的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电梯的安全装置，具有至少一个固定安装在电梯竖井内的电梯导轨和一个制动部分，所述制动部分包括至少一个摩擦件，该摩擦件具有至少一个摩擦面，所述摩擦面可以抵压在导轨上，以便对电梯进行制动，摩擦件具有的摩擦材料由一种纤维增强的陶瓷复合材料构成，该复合材料包含碳化硅和作为增强成分的碳纤维，其特征在于，复合材料包括碳化硅、碳和仅由碳纤维（６；７；８）构成的增强成分的基体，其中碳纤维的长度（６；７；８）至少为１０ｍｍ并且碳纤维在摩擦件内的含量在３０（体积）％至７０（体积）％之间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：瓦尔特克伦克尔，拉尔夫伦茨，
申请(专利权)人：因温特奥股份公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]