提升用绳链张力调节专利技术分析

罗珊　李梅

【摘 要】在提升设备中，提升用绳链的张力是影响其运行状态的重要因素，为了解对提升用绳链进行张力调节的装置和方法的专利发展状况，对提升用绳链张力调节技术进行了分支，并在专利数据库中对相关专利进行统计分类，大致梳理了技术发展方向。

【关键词】提升;绳链;张力;专利

中图分类号： TU857 文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）21-0023-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.21.010

电梯、矿井提升机均是常规的提升设备，而提升用绳链由于承受着提升设备的全部悬挂重量，其寿命和质量极大影响了提升设备的运行状况。由于绳链基础静态张力不一致、老化、磨损、长时间载荷不均匀等原因，其张力发生变化无法满足提升要求，从而容易导致绳链与绳轮相互干扰、轿厢运行摇晃剧烈，甚至发生脱绳、断绳的事故，为提高提升设备运行安全性及舒适度，各种绳链张力调节装置和方法应运而生[1-2]。

1 提升用钢丝绳张力调节的技术分类

表1 提升用绳链张力调节技术分解及定义

由于在提升设备中存在提升用绳链数量多变的情况，而针对单绳和多绳的提升设备，对于绳链的张力调节往往具有不同的目的。例如在矿井提升机领域，由于普遍采用摩擦式多绳提升机驱动曳引绳链，因此对绳链的张力调节多用于平衡多绳之间的张力，从而避免发生绳槽衬垫磨损严重、提升不一致的问题;而对于普通的单绳张力调节，多采用静态调整的方式及时张紧绳链，从而避免轿厢剧烈晃动或绳链绳轮互相干扰的事故。根据相关的技术分析，结合行业规范和文献统计，得到提升用绳链张力调节的技术分支，参见表1。

2 技术发展概况

本文选用中国专利文摘数据库以及德温特世界专利数据库进行专利检索，主要从全球专利申请地域分布、重要申请人、技术发展演进等方面进行重点分析。

2.1 全球专利申请地域分布

根据提升用绳链张力调节领域专利申请量年度变化和专利申请原创国的分析可知，关于提升用绳链张力调节的第一篇专利文献出现于1969年，其由德国一公司首次提出。在这之后，该领域的年全球专利申请量均在10件以内，直到1993年，以日本、美国、芬兰为代表的工业化程度较高的国家开始进入该领域，日本三菱电机、日本日立大厦、美国奥的斯电梯、通力股份公司等新一代电梯领军公司开始步入历史舞台，逐步拉开了提升用绳链张力调节技术迅速发展的帷幕。目前，中国、日本、芬兰、美国、前苏联占据了该领域技术原创国的排名前五，是该领域的主要技术产出国家。前苏联作为在19世纪70-90年代专利申请的重要地区，开辟了該领域技术发展的先河。美国、芬兰、日本则以多个电梯领军企业为代表贡献了大量的专利申请，其中以日本在该领域的专利申请投入巨大且持续，为该领域技术的稳定发展奠定了坚实的基础。随着21世纪中国加入WTO和TRIPS协议，大量中国企业和特种设备检测机构开始了对提升用绳链张力调节技术的开发研究和行业规范，我国在该领域的累计专利申请数量已超出其他国家。

2.2 重要申请人分析

根据对全球在提升用绳链张力调节技术领域排名前十的重点申请人统计，日本由于具有多个成熟的电梯企业，其重要申请人和申请量都占据了优势;此外，芬兰通力股份公司作为重要的电梯制造企业，也拥有大量的专利申请。中国矿业大学作为申请量和美国奥的斯电梯公司共同排名第3的申请人，在提升用绳链张力调节领域拥有不逊于各大型电梯企业的专利申请量，其对矿井提升系统的张力调节技术研究实力不容小觑。

通过对申请量排名前五的申请人进行其技术分支的分布分析得到主要申请人技术分支申请量分布图，参见图1。结合该图，全球老牌电梯公司三菱电机、通力、日立和奥的斯均在单绳静态张力调节方面具有较多的专利布局，这是因为对单绳的张力调节是整个提升用绳链张力调节的基础，这体现出日本、芬兰、美国企业在该领域专利布局的突出优势。而针对矿井开发领域涉及较多的多绳动态调节，中国矿业大学则处于领先位置。

2.3 专利技术发展演进

提升用绳链张力调节领域的技术演进主要集中于1990-2000年阶段，属于该领域技术的稳定发展期;而2000年以后，虽然在专利申请量上有大幅增加的表现，但该阶段技术演进的发展主要集中于多绳动态平衡这一分支中，其他分支的技术演进幅度不如1969-1989的技术萌芽期。并且，技术分支之间的交叉研究也主要集中于2000年之前，主要体现为两种技术分支之间的手段叠加，从而摒弃某些技术手段的潜在缺陷，获得更为可靠和高效的技术效果。

弹簧式和补偿（张紧）轮式调节为该领域的早期重点研究方向，在20世纪70-80年代拥有长足的发展。其中弹簧作为调节张力的最直观便捷装置，经历从固定于轿厢到固定于绳端的发展历程，而在此期间，在轿厢和对重之间设置补偿轮的张力调节方式也开始得到发展，其与弹簧式张力调节交叉应用，实现了早期的提升用绳链张力调节功能。接着在20世纪90年代，随着各项提升指标对于高精度、高可靠性的要求，这两种调节方式也通过设置弹簧压缩量可调和补偿轮高度可调实现了可控调节，其手段主要经历了从液压、螺旋等方式。经过近半个世纪的发展，补偿轮式和弹簧式张力调节方式已发展成熟，并且基于其稳定可靠的性能广泛应用于现有的电梯系统中。

针对单绳静态张力调节分支下的液压式调节，由于其技术方案主要依靠液压调节活塞行程从而控制绳链伸长量，因此在液压控制技术成熟的基础上其发展方向主要集中于液压调节后的锁止方式，而不管是早期的垫块锁止还是之后的螺旋锁止，由于其均存在质量体积大、易泄露噪音大的缺点，因此并未得到长足有效的发展。而另一分支杠杆式调节是一种基于阿基米德杠杆原理而合理设置绳链距离杠杆支点的位移从而调节张力的方式，尽管与液压式调节一样起步于20世纪90年代，但通过对杠杆安装位置的不断研究其并没有停滞于21世纪，反而在针对杠杆与弹簧和补偿轮的交叉研究上取得了进步，成为张力调节方式的又一重要分支。

随着提升负载的不断增大，针对单绳的张力调节已不能满足对提升用绳链张力的指标需求，而针对多根提升用绳链采用独立的单绳张力调节又存在调节不一致的问题，因此自20世纪90年代起，针对多绳张力的动态平衡调节成为该领域的研究重点，其经历了闭环液压式调节、杠杆平衡式调节，并最终在21世纪发展出新的绳轮平衡式调节，相比于之前的闭环液压式和杠杆平衡式，其不再需要笨重的液压系统，也无需设置机械性能要求极高的杠杆装置，适用于各种规格和材料的提升系统，因其具有高自动性能和低成本正成为提升用绳链张力调节的重点研究方向。

3 结语

本文在梳理了提升用绳链张力调节领域各个技术分支的前提下，通过专利数据库中相关专利文献的检索和统计，对提升用绳链张力调节设备的专利技术状况进行分析，进一步理清该领域的技术发展脉络，有助于把握该领域的发展前景，对行业的规范和发展具有一定的指导意义。

【参考文献】

[1]张平.钢丝绳张力平衡装置[J].应用技术，2012（5）：122.

[2]彭树彦.多绳摩擦式提升机张力的测定和自动平衡装置的应用[J].煤炭技术.2002（10）：13-14.