CN101151203A

CN101151203A - 电梯系统

Info

Publication number: CN101151203A
Application number: CNA2006800107214A
Authority: CN
Inventors: 阿里·凯泰南; 蒂莫·拉索南; 马蒂·拉萨南
Original assignee: Kone Corp
Current assignee: Kone Corp
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2008-03-26
Also published as: US7533763B2; FI20050128A0; FI20050128A; WO2006082275A3; US20080128217A1; WO2006082275B1; FI119878B; WO2006082275A2

Abstract

本发明涉及用于改善电梯的安全系统的装置、方法和系统。本发明的安全系统包括电子安全装置，其监控在电梯井中的电梯的速度和位置。所述安全表示是例如能够使用提升机器的制动器或者选用的电梯车厢制动器而停止电梯的计算机。本发明的安全系统的基本思想是形成用于控制电梯速度的连续极限曲线。所述极限区域限定根据电梯的额定速度和电梯车厢的位置而确定的所允许的电梯运动的极限。本发明的安全系统包括：测量部件，用于联度地测量电梯运动数据；安全装置，用于接收关于电梯的运动的数据，使用电梯运动数据来计算在每个时刻的其速度，并且查看电梯运动以保证其保持在所允许的极限区域内。而且，所述安全系统包括停止装置，用于如果电梯运动超过对于其设置的极限曲线则停止不受控制的电梯车厢运动。

Description

电梯系统

技术领域

本发明涉及一种电梯安全系统。具体上，本发明涉及使得有可能将电梯安全功能集成在一起的安全装置。

背景技术

电梯系统的重要目的是最大化乘客的安全。电梯车厢必须从不允许自由降落，并且其运动必须从不到达不受控制的运动加速或者不受控制的运动减速。因此，所述电梯设备包括几个不同的安全和停止装置，它们涉及在正常和故障情况下停止所述电梯车厢。

电梯控制系统涉及在楼层之间驱动电梯。在正常运行、加速和减速期间，所述电梯控制系统涉及例如减慢电梯的速度，并且在正确的楼层停止电梯。所述控制系统也在终端楼层平滑地停止电梯。如果通过所述控制系统正常停止电梯不起作用，则通过正常终端减速(NTS：Normal Terminal Slowdown)功能来处理电梯在终端楼层的平滑停止。

如果当电梯达到电梯井的端部时所述正常终端减速(NTS)功能不能停止电梯，则通过使用电梯的机器制动器(brake)而通过紧急终端速度限制(ETSL)功能停止电梯。所述机器制动器是机电制动器，其一般被布置来在必要时将电梯的牵引滑轮啮合(engage)。如果电梯的减速不充分，则ETSL可以另外使用电梯车厢的制动器或者楔形制动器，即安全齿轮(gear)，来停止电梯。

图1图解了现有的电梯系统的安全装置的运行。曲线10表示作为距离和速度的函数的电梯运动。

所使用的安全装置可以是机械超速调节器(OSG：overspeed governor)。所述超速调节器监控在电梯井中的电梯车厢的速度，并且如果电梯车厢的速度超过给定的预设极限值(例如6米/秒)，则所述超速调节器将使得电梯的安全电路断开，使得机器制动器啮合(区域12)。电梯具有安全电路，当与其连接的开关之一打开时，所述安全电路断开。如果超速仍然继续增加，则超速调节器将操作与电梯车厢相结合地提供的安全齿轮(区域16)，安全齿轮楔块啮合电梯导轨，并且防止电梯车厢运动。换句话说，如果一条或者多条吊绳(rope suspension)出故障并且电梯车厢开始自由降落，则安全齿轮将楔入和卡住。

在电梯井端部附近布置了最后的限位开关(final limit switch)。在图1中用x1指明所述最后的限位开关的位置。如果电梯在到达最后的限位开关之前还没有停止，则所述电梯安全电路再次断开，并且启动电梯的制动器。如果电梯前进到最后位置之外例如100毫米，最后的限位开关使用机器制动器(范围12)来停止电梯车厢。

如果电梯移动超过最后的限位开关几厘米，则所述车厢(或者对应的配重)将撞击缓冲器13，缓冲器13将通过弹性行为最后停止电梯。即使在所述缓冲后，也必须有空间14，其后电梯将接触电梯井的混凝土端部结构15。

即使正常控制系统发生故障，多个全尺寸的缓冲器具有足够的冲程长度，以便全速地运行到缓冲器上在原理上是安全的，在电梯车厢中的加速度在电梯车厢停止之前而没有超过所允许的极限。通常，1g是作为人类可以承受的值的、在安全调节中定义的加速度/减速度高度。

图2图解了当电梯系统使用所谓的冲程减少的缓冲器23时电梯的安全系统的运行。在缓冲器23后，有空间24，其接近电梯井的混凝土端部结构25。在这种情况下，使用电子安全电路来实现电梯车厢的停止。在距所述电梯井的端部某个距离处安装了一个开关，其具有例如额定速度的90％的速度极限(开关2和开关3)。具有例如额定速度的60％的速度极限的另一个开关(开关1和开关4)被安装在接近所述电梯井端部。如果在开关(开关2和开关3)处速度超过额定速度的90％，则所述安全电路将再次断开，并且机器制动器(区域22)将停止电梯车厢。如果在开关(开关1和开关4)处所述速度超过额定速度的60％，则所述安全电路将断开，并且机器制动器将停止电梯车厢(区域22)。如果超速仍然从那个高度提高，则电梯的安全系统将使用与电梯车厢相结合地提供的安全齿轮来停止车厢(区域26)。

不同国家的当局具有关于电梯安全的不同法规。基本原理是电梯应当具

有能够在故障情况下停止电梯的安全系统。例如，根据欧盟的电梯指令95/16/EC，电梯应当具有超速调节器和速度监控系统。电梯一定不能达到不受控制的运动加速度或者不受控制的运动减速度。另外，在电梯井中，在电梯车厢和电梯井的端部之间，必须有缓冲器和足够的安全空间。

当在旧建筑物中更新电梯时，经常发生问题，因为安全法规已经随着时间改变，并且在电梯车厢上下的电梯井中没有当前的安全法规要求的足够大的空间。就构造工程而论，向上或者向下延伸电梯井在大多数情况下是不可能的，或者至少很昂贵和困难以至于不可能。

发明内容

本发明的目的是公开一种新型的电梯安全系统，其将执行几个不同的安全装置的功能，因此减少了安全装置的数量，提高了安全系统的可靠性。本发明的具体目的是保证有效的安全法规所要求的超速调节器以及在电梯井的顶端和底端的足够大的安全空间。

本发明的所述方法、装置和系统其特征在于在权利要求1、10和19中公开的内容。本发明的其它实施例其特征在于在其它权利要求中公开的内容。在本申请的说明书部分和附图中也提供了发明实施例。也可以以除下面在权利要求中的方式之外的其它方式限定在本申请中公开的发明内容。如果鉴于明确的或者隐含的子任务或者在所实现的优点或者多组优点来考虑本发明，则所述发明内容也可以由几个独立的发明构成。在这种情况下，从独立的发明构思角度来看，在下面的权利要求中包含的一些属性可能是多余的。在本发明的基本构思的框架中，可以与其它实施例相结合地应用本发明的不同实施例的特征。

关于本发明的特征，参见权利要求。

本发明涉及用于改善电梯的安全系统的装置、方法和系统。

根据本发明的安全系统包括电子安全装置，其监控在电梯井中的电梯的速度和位置。所述安全装置例如是具有两个独立的处理器的计算机。每个处理器能够使用提升机或者选用的车厢制动器来独立地停止电梯。

本发明的电梯安全系统的基本思想是形成用于控制电梯的速度的连续极限曲线。所述极限曲线定义了所允许的电梯运动的极限，根据电梯的额定速度和车厢的位置来确定所述极限。在所述新的安全系统中，也在终端减速范围中连续地监控电梯的速度、方向和距电梯井的端部的距离。

本发明的安全系统包括：测量部件，用于连续地测量电梯运动数据；以及安全装置，其接收关于电梯的运动的数据，使用电梯运动数据来计算在其每个时刻的速率，并查看电梯运动以确保其保留在所允许的运动极限曲线内。此外，如果电梯运动超过为其设置的极限曲线，则安全系统包括停止装置来停止不受控制的车厢运动。

在本发明的一个实施例中，为电梯的运动设置的极限曲线包括两条独立的极限曲线。如果电梯运动超过第一极限曲线，则电梯安全系统的安全装置将使用用于制动电梯的牵引滑轮、电机或者电机轴的旋转的机器制动器来停止电梯车厢。如果超速情况继续并且电梯运动超过第二极限曲线，则所述电梯安全系统的安全装置将使用安全齿轮来停止所述电梯车厢，所述安全齿轮连接到超速调节器绳索，并且啮合电梯导轨。

在本发明的一个实施例中，所述电梯安全系统的安全装置包括至少一个连接接口，用于接收电梯运动数据。所述电梯运动数据包括关于电梯在电梯井中的位置的数据和/或关于电梯在电梯井中的加速的数据。此外，所述安全装置可包括至少一个连接接口，用于接收门地带数据、关于维护操作模式的数据、和/或关于安全电路的状态的数据。

在维护操作模式中，当维修人员在电梯车厢顶部时，需要在电梯井的上端提供足够的安全空间，以保证安全工作条件。通过使用新的安全装置，可以减少安全空间的大小，因为在维护操作模式中，所述安全装置通过启动在电梯井端部之前例如1.4米的机电制动器而停止电梯车厢。如果机电制动器不能停止电梯，则安全装置可以启动在电梯井的端部之前例如1.2米的双路安全齿轮。在所述电梯井的凹坑附近，可以以相同的方式来改变最后的限位开关的位置，在距离所述端部1.4米处致动所述机电制动器，并且在距离所述端部1.2米处致动所述安全齿轮。电梯不能达到电梯井的底部，因此在电梯下剩余1.2米的安全空间。

在旧的电梯井中没有足够的安全空间的现实情况中，维护操作模式中的这个安全功能下特别有益。例如，在欧洲，有许多电梯，其中在电梯车厢上/下的空间不满足当前的最新电梯安全法规。通过使用所述安全装置，可以使得甚至旧的电梯的安全空间符合所述最新的安全法规。

本发明的优点涉及改善的电梯安全和便利旧电梯的更新。本发明的设备本身不减少在电梯系统中的故障情况，但是它可以用于改善安全系统的可靠性和覆盖范围，并且便利旧电梯的更新，以便使得它们符合新的安全法规。另一个优点是装置通过使用现有的制动装置而在结构上的简单性，以便它可以容易地被安装在现有的旧的电梯中，而不进行任何大的和昂贵的变动。

通过使用新的安全装置，相对于当前，可以更大地减少电梯的缓冲器的尺寸。本发明的安全装置允许减少安装所需要的器件的数量。可以将安全集中在一个位置。本发明的安全装置被设计来在单个组件中集成几个安全功能。因此，在减少了要安装的器件的数量的同时，不必独立地安装每个安全装置。

在新的电梯中，使用适当的装置来实现上述的安全系统，其在原理上也可以用于已经在使用的旧的电梯中。但是，这将需要对于旧的电梯结构进行大的改变和增加，因此必须完全地重新检察电梯。在实践中，需要将整个电梯更新到下述程度：当长期评估时，它可以更经济地建立全新的电梯。

附图说明

下面，将参见实施例示例来详细说明本发明，其中：

图1和2图解了现有技术的安全装置的操作，

图3示出了根据本发明的安全系统的实施例；

图4示出了根据本发明的安全装置的安全曲线和安全装置的操作的实施例；以及

图5示出了安全装置在维护操作模式中的操作的实施例。

具体实施方式

图3以简化的形式图解了本发明的安全系统的操作。在这个简化的示例中，安全装置301包括两个独立的处理器302和303，它们监控电梯车厢在电梯井中的速度和位置。所述安全装置具有一个接口30，用于接收门地带数据和由加速传感器提供的数据。另外，安全装置具有接口31和32，用于检测维护操作模式和安全电路的状态。电梯的控制系统和控制逻辑37用于控制电梯车厢36在楼层之间的移动，并且经由正常终端减速(NTS)功能来在终端楼层停止电梯。

每个处理器302和303独立地接收关于电梯车厢的绝对位置的数据以及用于指明每个楼层的门地带的精确位置的门地带数据。用于定位电梯的定位元件可以是例如相同的两个Schmersal AG的USP30或者UPS100定位系统。

所述定位设备还可以包含提供绝对位置的某个其它的双通道装置，所述绝对位置诸如为根据从在每个楼层上提供的磁带获得的电机速度和楼层代码而获得的双通道激光测量、超声波测量或者电梯位置数据。

在所述USP位置测量系统中，发送器313被安装在电梯车厢36上，而接收器被安装在电梯井的底部35上和上端34上。所述发送器和接收器通过信号引线38连接，发送器向信号引线38中注入超声波脉冲。接收器测量在超声波脉冲传播期间过去的时间，并且根据其来确定电梯车厢的位置。当超声波脉冲从发送器沿着信号引线在两个方向上传播时，获得从电梯车厢到电梯井的上端和下端二者的距离。这两个测量d1和d2的和必须保持恒定。换句话说，如果通道之一开始产生错误的数据，则安全装置的处理器302和303将立即检测到此。

如果d1和d2的和不正确或者如果两个测量之一完全被丢失，则安全装置301将进入警戒模式中。在所述警戒模式中，电梯车厢的速度被限制到维护操作速度，并且安全装置根据在电梯车厢上安装的两个加速传感器来计算这个速度和位置。如果安全装置未从加速传感器接收到关于电梯车厢的速度和位置的数据，则其将不允许电梯移动。在这种情况下，维修人员需要使用跳线在系统中进行人工连接，以便允许电梯移动。或者，可以人工释放制动器以允许电梯移动到楼层的高度。

在指示操作期间，安全装置被告知楼层的精确的位置。在指示操作期间，电梯位于最低或者最高的楼层，然后在端部到端部之间驱动，安全装置因此从门地带传感器了解了楼层的精确位置。

虽然在图3中的示例示出了包括双重方案(两个独立的处理器)的安全装置。但是在本发明的其它实施例中，也可能使用其中安全装置的操作不必然为双重的方案。类似地，可以使用任何适当的装置来确定在电梯井中的电梯的位置。

图4示出了在正常操作期间本发明的安全装置的极限曲线(limit curve)49。曲线400表示作为距离和时间的函数的电梯行程。所述附图示出了根据本发明示例的两个极限曲线49和410。在曲线400和第一极限曲线49之间的区域48是中间区域，其中还没有启动安全制动。所述安全装置根据被提供到输入通道中的电梯位置数据而连续地计算电梯的速度。如果所述速度超过给定的预定速度6米/秒(曲线49)，则安全装置将安全电路断开，并且使用机器制动器(区域42)。如果其后超速仍然继续(曲线410)，则安全装置将使用安全齿轮或者独立的车厢制动器以停止电梯(区域46)。

如果电梯移动到在最后的限位开关后的几厘米，则车厢(或者类似的配重)将撞击缓冲器43，缓冲器43最后通过弹性行为而停止电梯。即使在缓冲器后，也必须有空间44，其后，电梯将碰到电梯井的混凝土端部结构45。

图5示出了在维护操作模式中的安全装置的极限曲线。安全装置的处理器接收用于指明电梯是否处于维护操作模式中的数据，即用于指明是否要限制电梯的安全空间和超速的数据。例如在维修人员按下在电梯井的底部的菌形按钮或使用在电梯车厢的顶部布置的用于维护操作的操作开关的情况下，电梯系统进入维护操作模式中。在这种情况下，安全装置将开始限制距电梯井的底端和顶端的距离，并且根据维护操作速度来施加速度限制。

根据安全法规，在欧洲，维护操作期间的速度限制是0.63米/秒，而在美国和加拿大其为0.75米/秒。如果维护操作模式在作用，则安全装置将努力使电梯车厢的额定速度不超过例如0.75米/秒。对于维护操作，足够的速度极限是0.75米/秒，因为在欧洲，至少在当前，在维护操作期间不要求强制停止。如果安全装置已经检测到电梯系统处于维护操作模式中，则最后的限位开关将移动到距电梯井的端部例如1.4米，因此自动在电梯井的端部剩下更大的压缩空间，即用于维修人员的安全空间。如果电梯车厢的速度超过在维护操作期间允许的速度(0.75米/秒)，则所述安全装置将立即使用机器制动器、在电梯井的端部之前最近1.2米的电梯井端部附近停止所述车厢(区域52)。

如果在机器制动器中存在故障情形、或者如果在吊绳与电梯的牵引滑轮之间的摩擦消失，则当电梯车厢的速度超过1.0米/秒并且在电梯井的端部之前最近1.2米时，安全装置将通过安全齿轮来停止电梯车厢(区域56)。当最后的限位开关被移位到远离电梯井的端部的远离的位置时，可以减少在建筑物中电梯所占用的空间，并且实现安全电梯操作。

安全装置的每个处理器接收用于指明安全电路是否未断开的数据，即用于指明电梯是否处于操作条件中的数据。如果安全电路断开，则安全装置将立即检测到此，啮合机器制动器，并且停止电梯车厢。如果机器制动器不保持或者如果在提升绳索和牵引滑轮之间没有摩擦力(在提升系统或者制动器中有故障)，则安全装置将能够启动在电梯车厢上提供的双向安全齿轮，因此电梯仍然可以在其到达缓冲器之前停止。安全装置还可以控制其它的电梯车厢制动器，其将独立于吊绳和机器制动器而停止电梯车厢的运动。

如果电梯向前移动超过最后的限位开关几厘米，则电梯车厢(或者类似的配重)将撞击缓冲器53，其将最后通过弹性行为停止电梯。即使在缓冲器后，也必须有空间54，其后，电梯将碰到电梯井的混凝土端部结构55。

对于本领域内的技术人员显然的是，本发明不限于如上所述的实施例(其中，举例说明了本发明)，而是在下面所附的权利要求中限定的发明思想的范围内可以有本发明许多变化形式和不同实施例。

Claims

1.一种用于改善电梯安全的方法，其特征在于，所述系统包括：

测量部件，用于连续地测量电梯运动数据；

安全装置，其被布置来接收关于电梯的运动的数据，使用电梯运动数据来计算其在每个时刻的速率，查看电梯运动以确保其保持在所允许的运动极限曲线内，并且如果电梯运动超过为其设置的极限曲线，则控制至少一个停止装置来停止不受控制的车厢运动。

2.根据权利要求1的安全系统，其特征在于：

所述极限曲线确定在每个时刻所允许的电梯运动的速度极限，所述速度极限取决于电梯的额定速度和其在电梯井中的位置。

3.根据权利要求1或者2的安全系统，其特征在于：

所述极限曲线包括两个独立的极限曲线。

4.根据权利要求3的安全系统，其特征在于：

当所述电梯运动超过第一极限曲线时，所述安全装置被布置为启动第一停止装置；以及

当所述电梯运动超过第二极限曲线时，所述安全装置被布置为启动第二停止装置。

5.根据权利要求4的安全系统，其特征在于：

所述第一停止装置是用于制动电梯的牵引滑轮、电机或者电机轴的旋转的装置。

6.根据权利要求4或者5的安全系统，其特征在于：

所述第二停止装置是安全齿轮或者其它的对应的车厢制动器，其连接到超速调节器绳索，并且啮合所述电梯导轨。

7.根据在前的权利要求1-6的任何一项的安全系统，其特征在于：

所述安全装置包括用于接收电梯运动数据的至少一个连接接口。

8.根据权利要求7或者5的安全系统，其特征在于：

所述运动数据包括关于电梯在电梯井中的位置的数据和/或关于电梯在电梯井中的加速的数据。

9.根据在前的权利要求1-8的任何一项的安全系统，其特征在于：

所述安全装置包括至少一个连接接口，用于接收门地带数据、关于维护操作模式的数据、和/或关于安全电路的状态的数据。

10.一种用于改善电梯安全的安全装置，其特征在于，所述安全装置包括：

至少一个连接接口，用于接收电梯位置数据；

用于根据电梯车厢位置数据来计算所述电梯的速度的部件；

用于监控所述速度以便利用所允许的运动极限曲线来保持所述电梯的速度的部件；以及

用于如果电梯运动超过为其设置的所允许的运动极限曲线则控制至少一个停止装置的部件。

11.根据权利要求10的用于改善电梯安全的安全装置，其特征在于，

所述极限曲线确定在每个时刻、所允许的电梯运动的速度极限，所述速度极限取决于电梯的额定速度和其在电梯井中的位置。

12.根据在前的权利要求10或者11的安全装置，其特征在于，

所述极限曲线包括两个独立的极限曲线。

13.根据权利要求12的安全装置，其特征在于，

14.根据权利要求13的安全装置，其特征在于，

所述第一停止装置是制动电梯的牵引滑轮、电机或者电机轴的旋转的装置。

15.根据权利要求13或者14的安全装置，其特征在于，

16.根据在前的权利要求10-15中的任何一项的安全装置，其特征在于，

17.根据在前的权利要求10-16的任何一项的安全装置，其特征在于，

所述运动数据包括关于在电梯井中的电梯的位置的数据和/或关于在电梯井中的电梯的加速的数据。

18.根据在前的权利要求10-17中的任何一项的安全装置，其特征在于，所述安全装置包括：

至少一个连接接口，用于接收门地带数据、关于维护操作模式的数据和/或关于所述安全电路的状态的数据。

19.一种用于改善电梯的安全系统的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

连续地测量在电梯井中的电梯的运动；

根据所述电梯运动数据来计算电梯车厢的速度；

利用安全装置来控制所述电梯运动，以确保其保留在所允许的运动极限曲线内；以及

如果所述电梯运动超过根据所述极限曲线设置的所允许的运动的极限，则所述安全装置使用至少一个停止装置来停止所述电梯。

20.根据权利要求19的方法，其特征在于，

21.根据权利要求19或者20的方法，其特征在于，

所述极限曲线包括两个独立的极限曲线。

22.根据权利要求21的方法，其特征在于，

如果电梯运动超过第一极限曲线，则启动第一停止装置；以及

如果所述电梯运动超过第二极限曲线，则启动第二停止装置。

23.根据权利要求22的方法，其特征在于，

24.根据权利要求22或者23的方法，其特征在于，

25.根据在前的权利要求19-24中的任何一项的方法，其特征在于，

向所述安全装置传送关于所述电梯的运动的数据。

26.根据权利要求25的方法，其特征在于，

被传送到所述安全装置的所述关于电梯的运动的数据包括关于在电梯井中的电梯的位置的数据和/或关于在电梯井中的电梯的加速的数据。

27.根据在前的权利要求19-26中的任何一项的方法，其特征在于，

向所述安全装置传送门地带数据、关于维护操作模式的数据和/或关于所述安全电路的状态的数据。