提升用繩鏈張力調節專利技術分析

羅珊　李梅

【摘 要】在提升設備中，提升用繩鏈的張力是影響其運行狀態的重要因素，為了解對提升用繩鏈進行張力調節的裝置和方法的專利發展狀況，對提升用繩鏈張力調節技術進行了分支，并在專利數據庫中對相關專利進行統計分類，大致梳理了技術發展方向。

【關鍵詞】提升;繩鏈;張力;專利

中圖分類號： TU857 文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）21-0023-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.21.010

電梯、礦井提升機均是常規的提升設備，而提升用繩鏈由于承受著提升設備的全部懸掛重量，其壽命和質量極大影響了提升設備的運行狀況。由于繩鏈基礎靜態張力不一致、老化、磨損、長時間載荷不均勻等原因，其張力發生變化無法滿足提升要求，從而容易導致繩鏈與繩輪相互干擾、轎廂運行搖晃劇烈，甚至發生脫繩、斷繩的事故，為提高提升設備運行安全性及舒適度，各種繩鏈張力調節裝置和方法應運而生[1-2]。

1 提升用鋼絲繩張力調節的技術分類

表1 提升用繩鏈張力調節技術分解及定義

由于在提升設備中存在提升用繩鏈數量多變的情況，而針對單繩和多繩的提升設備，對于繩鏈的張力調節往往具有不同的目的。例如在礦井提升機領域，由于普遍采用摩擦式多繩提升機驅動曳引繩鏈，因此對繩鏈的張力調節多用于平衡多繩之間的張力，從而避免發生繩槽襯墊磨損嚴重、提升不一致的問題;而對于普通的單繩張力調節，多采用靜態調整的方式及時張緊繩鏈，從而避免轎廂劇烈晃動或繩鏈繩輪互相干擾的事故。根據相關的技術分析，結合行業規范和文獻統計，得到提升用繩鏈張力調節的技術分支，參見表1。

2 技術發展概況

本文選用中國專利文摘數據庫以及德溫特世界專利數據庫進行專利檢索，主要從全球專利申請地域分布、重要申請人、技術發展演進等方面進行重點分析。

2.1 全球專利申請地域分布

根據提升用繩鏈張力調節領域專利申請量年度變化和專利申請原創國的分析可知，關于提升用繩鏈張力調節的第一篇專利文獻出現于1969年，其由德國一公司首次提出。在這之后，該領域的年全球專利申請量均在10件以內，直到1993年，以日本、美國、芬蘭為代表的工業化程度較高的國家開始進入該領域，日本三菱電機、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軍公司開始步入歷史舞臺，逐步拉開了提升用繩鏈張力調節技術迅速發展的帷幕。目前，中國、日本、芬蘭、美國、前蘇聯占據了該領域技術原創國的排名前五，是該領域的主要技術產出國家。前蘇聯作為在19世紀70-90年代專利申請的重要地區，開辟了該領域技術發展的先河。美國、芬蘭、日本則以多個電梯領軍企業為代表貢獻了大量的專利申請，其中以日本在該領域的專利申請投入巨大且持續，為該領域技術的穩定發展奠定了堅實的基礎。隨著21世紀中國加入WTO和TRIPS協議，大量中國企業和特種設備檢測機構開始了對提升用繩鏈張力調節技術的開發研究和行業規范，我國在該領域的累計專利申請數量已超出其他國家。

2.2 重要申請人分析

根據對全球在提升用繩鏈張力調節技術領域排名前十的重點申請人統計，日本由于具有多個成熟的電梯企業，其重要申請人和申請量都占據了優勢;此外，芬蘭通力股份公司作為重要的電梯制造企業，也擁有大量的專利申請。中國礦業大學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節領域擁有不遜于各大型電梯企業的專利申請量，其對礦井提升系統的張力調節技術研究實力不容小覷。

通過對申請量排名前五的申請人進行其技術分支的分布分析得到主要申請人技術分支申請量分布圖，參見圖1。結合該圖，全球老牌電梯公司三菱電機、通力、日立和奧的斯均在單繩靜態張力調節方面具有較多的專利布局，這是因為對單繩的張力調節是整個提升用繩鏈張力調節的基礎，這體現出日本、芬蘭、美國企業在該領域專利布局的突出優勢。而針對礦井開發領域涉及較多的多繩動態調節，中國礦業大學則處于領先位置。

2.3 專利技術發展演進

提升用繩鏈張力調節領域的技術演進主要集中于1990-2000年階段，屬于該領域技術的穩定發展期;而2000年以后，雖然在專利申請量上有大幅增加的表現，但該階段技術演進的發展主要集中于多繩動態平衡這一分支中，其他分支的技術演進幅度不如1969-1989的技術萌芽期。并且，技術分支之間的交叉研究也主要集中于2000年之前，主要體現為兩種技術分支之間的手段疊加，從而摒棄某些技術手段的潛在缺陷，獲得更為可靠和高效的技術效果。

彈簧式和補償（張緊）輪式調節為該領域的早期重點研究方向，在20世紀70-80年代擁有長足的發展。其中彈簧作為調節張力的最直觀便捷裝置，經歷從固定于轎廂到固定于繩端的發展歷程，而在此期間，在轎廂和對重之間設置補償輪的張力調節方式也開始得到發展，其與彈簧式張力調節交叉應用，實現了早期的提升用繩鏈張力調節功能。接著在20世紀90年代，隨著各項提升指標對于高精度、高可靠性的要求，這兩種調節方式也通過設置彈簧壓縮量可調和補償輪高度可調實現了可控調節，其手段主要經歷了從液壓、螺旋等方式。經過近半個世紀的發展，補償輪式和彈簧式張力調節方式已發展成熟，并且基于其穩定可靠的性能廣泛應用于現有的電梯系統中。

針對單繩靜態張力調節分支下的液壓式調節，由于其技術方案主要依靠液壓調節活塞行程從而控制繩鏈伸長量，因此在液壓控制技術成熟的基礎上其發展方向主要集中于液壓調節后的鎖止方式，而不管是早期的墊塊鎖止還是之后的螺旋鎖止，由于其均存在質量體積大、易泄露噪音大的缺點，因此并未得到長足有效的發展。而另一分支杠桿式調節是一種基于阿基米德杠桿原理而合理設置繩鏈距離杠桿支點的位移從而調節張力的方式，盡管與液壓式調節一樣起步于20世紀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，反而在針對杠桿與彈簧和補償輪的交叉研究上取得了進步，成為張力調節方式的又一重要分支。

隨著提升負載的不斷增大，針對單繩的張力調節已不能滿足對提升用繩鏈張力的指標需求，而針對多根提升用繩鏈采用獨立的單繩張力調節又存在調節不一致的問題，因此自20世紀90年代起，針對多繩張力的動態平衡調節成為該領域的研究重點，其經歷了閉環液壓式調節、杠桿平衡式調節，并最終在21世紀發展出新的繩輪平衡式調節，相比于之前的閉環液壓式和杠桿平衡式，其不再需要笨重的液壓系統，也無需設置機械性能要求極高的杠桿裝置，適用于各種規格和材料的提升系統，因其具有高自動性能和低成本正成為提升用繩鏈張力調節的重點研究方向。

3 結語

本文在梳理了提升用繩鏈張力調節領域各個技術分支的前提下，通過專利數據庫中相關專利文獻的檢索和統計，對提升用繩鏈張力調節設備的專利技術狀況進行分析，進一步理清該領域的技術發展脈絡，有助于把握該領域的發展前景，對行業的規范和發展具有一定的指導意義。

【參考文獻】

[1]張平.鋼絲繩張力平衡裝置[J].應用技術，2012（5）：122.

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