CN101249920A - 电梯自动防坠落系列装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电梯自动防坠落系列装置，以活塞效应为核心技术，结合利用反向静脉瓣效应、静脉瓣效应、手风琴效应、风箱板效应、风力扇杠杆效应和手动制动效应等基本科学原理及技术手段，可以单独运用也可以组合运用，达到电梯减速和防止坠落目的，该电梯自动防坠落系列安全装置不仅不影响电梯正常运行，而且在电梯出现故障从高层快速坠落时，能自然、自动和手动自主地对电梯轿厢进行缓冲和制动，完全防止电梯快速坠落，彻底消除电梯坠落引起的人员伤亡和财产损失事故。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种电梯自动防坠落系列装置，尤其是能以活塞效应为核心技术自然、自动、自主防止电梯坠落的安全制动缓冲系列装置。
背景技术
目前，一般的垂直厢式电梯都是用钢丝绳悬挂一个电梯轿厢在电梯井里上下移动，为了便于安装，电梯井都很宽大，为了稳定行驶就用竖立的轨道固定电梯轿厢。一方面电梯轿厢内部没有紧急制动控制系统，另一方面电梯轿厢外部仅有钢丝绳悬挂，而没有更多的能够可靠保证安全的技术系统。当电梯运行系统和悬挂系统出现故障而使轿厢坠落时，由于电梯井内很宽大，轿厢上下气流交换方便，轿厢与井壁、立轨或钢索没有制动摩擦力，轿厢内乘员无法采取自主制动措施，很容易造成电梯轿厢从高层快速坠落，发生人员伤亡和设备损毁事故。
发明内容
为了克服现有的电梯不能有效防止电梯轿厢高层快速坠落的不足，本发明提供一种电梯自动防坠落系列装置，以活塞效应为核心技术，结合利用反向静脉瓣效应、静脉瓣效应、手风琴效应、风箱板效应、风力扇杠杆效应和手动制动效应等基本科学原理及技术手段，可以单独运用也可以组合运用，达到电梯减速和防止坠落目的，该电梯自动防坠落系列装置不仅不影响电梯正常运行，而且在电梯出现故障从高层快速坠落时，能自然、自动和手动自主地对电梯轿厢进行缓冲和制动，完全防止电梯快速坠落，彻底消除电梯坠落引起的人员伤亡和财产损失事故。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
采用以下系列措施保证电梯在下降过程中的绝对安全。所有这些措施每一个都是一项单独的技术创新，同时又可以形成一个技术组合，多层面、系统地提供电梯安全下降保证。
1、活塞效应为本发明的核心技术。
(1)新建或改造电梯时，缩小电梯井或扩大电梯轿厢，也可以在井内贴着电梯轿厢安装竖立的隔板，将其它纵向设备如曳引钢丝绳、配重、随行电缆等隔离在电梯井外层，仅将导轨、开关碰铁等行程感应装置设在电梯井内层，使电梯轿厢和电梯井紧密结合，缝隙微小，形成活塞效应(或称为针管效应、打气筒效应)。当电梯快速下降时，电梯轿厢挤压其下部的空气，由于电梯轿厢和电梯井之间缝隙微小，空气无法沿井壁快速向上逃逸，形成高压气垫，产生向上的托力，减缓电梯轿厢下降速度，保证电梯在安全速度内运行，防止快速坠落事故发生。可在电梯井底部内层壁上安装几个空气流通量调节阀门，经过调试后固定，以控制电梯轿厢在自由落体状态下的安全下降速度。
(2)现有电梯井改造，可以在井内贴着电梯轿厢安装竖立的隔板，将其它纵向设备如曳引钢丝绳、配重、随行电缆等隔离在电梯井外层，仅将导轨、开关碰铁等行程感应装置设在电梯井内层，以缩小电梯井内层与电梯轿厢之间的缝隙，加大活塞效应，快速坠落时形成电梯轿厢下部高压气仓，产生减速，保证安全低速下降。隔板应用坚固或坚韧材料穿孔安装在骨架上的靠近电梯轿厢一侧，防止高压气流摧毁隔板。观光电梯可采用高强透明材料。
(3)在隔板上也可以开辟一些通气小孔，安装上部带有铰链并可向井内开启小于90°的活页门扇。便于电梯上升时空气进入电梯轿厢下部。
(4)如果在保证电梯轿厢上下两端进风的前提下，还可以适度缩小电梯井顶部的进风口，使得上部空气仅够正常运行时提供呼吸。当电梯轿厢快速坠落时，电梯轿厢上部形成负压，吸滞电梯轿厢，不致快速坠落。电梯轿厢内人员呼吸所需的空气由电梯轿厢下部的高压空气供给。
2、反向静脉瓣效应。
(1)人体静脉血管中的静脉瓣是下部固定，向上开放，使得被挤压上去的血液不致向下流逝。在此反向使用，将软质材料上部固定，下部斜向开放，扫抚在电梯轿厢厢体上，当电梯快速坠落时，缝隙下部向上的气流将软质材料顶起紧贴轿厢，产生密封作用，使得被电梯轿厢压向下方的空气不致向上逃逸，形成高压气垫，阻滞电梯轿厢下坠，保证人员和财产安全。当电梯上升时，电梯轿厢下部的负压吸引软帘向下开放，空气进入，使电梯正常运行；可在软帘上开数个小孔，或再覆盖向上开启的软帘，当电梯正常下降时，空气从小孔向上流出，不在电梯轿厢下部形成高压气垫，维持电梯正常运行速度。
(2)如果为保证足够的安装空间和维修电梯方便，还可以采用在电梯井和电梯轿厢之间加装横梁横隔板的方式，附加反向静脉瓣装置，四周气室空间不宜过大，以免减弱气垫效应。横隔板可上下两面安装，上面板供维修人员站立；下面板承受电梯高速下坠时向上的空气压力。
(3)为方便安装和检修，可在横隔板上错落开出供人员上下层穿越的检修孔，安装向下开启的单向弹簧门，同时可设置向上开启的通气孔。当电梯正常向上运行而电梯井下部形成负压时，检修孔向下开启使空气进入电梯井下部；而当电梯正常向下运行时，电梯井下部高压空气可从向上开启的通气孔逸出。经调试后锁定。
3、静脉瓣效应自动充气刹车气囊。利用静脉瓣效应，制成刹车气囊，附贴在电梯轿厢外侧，一旦电梯失控坠落，电梯轿厢下压形成向上的高压气流，吹起气囊，摩擦电梯井壁，产生制动效果，防止快速坠落。气囊内的静脉瓣式帘板可以使气流很容易地进入气囊，但是不会轻易逸出，保证高速下坠的电梯在减速后不会再次高速下坠。如果气囊非磨擦部分使用有弹性的柔性密封材料效果会更好。
4、手风琴效应。在电梯轿厢下部四周安装可折叠皮裙，形成如同气垫船的围裙，可根据楼层的高度而适当加长。当电梯轿厢快速坠落时，在电梯轿厢下部形成手风琴效应，减慢下降速度，保证安全着陆。同时还可以在电梯井底部地面，电梯轿厢四周建立一圈可折叠气池，由弹簧支撑或由可伸缩绳索悬挂。当电梯轿厢落下接触气池时，气池中的空气受挤压形成气垫，增强缓冲保护功能。为加强气垫效果，还可以围成多重皮裙，形成多重气垫效果，一旦一层皮裙破损，其它皮裙仍可发挥作用，保障安全。
5、风箱板效应。按照风箱出风口的风箱板原理，电梯井每一层气密隔板上安装一组风箱板。当电梯轿厢慢速下降或上升时，风箱板处于落下状态，风箱下部开口可保持适度开启状态，保持电梯井上下通风，不产生空气阻力，但如果电梯上升时失速冲顶，也可因电梯轿厢下部负压产生吸滞减速作用，防止事故；当电梯轿厢快速下降时，向上的气流吹动风箱板向上堵住气孔，使电梯轿厢下部电梯井中形成高压气仓，阻止电梯轿厢快速下落，保证人员和财产安全。
6、风力扇杠杆制动器。利用杠杆原理加长动力臂，以增强制动力，并在动力臂上加装扇叶，将刹车垫靠近电梯立向导轨。当电梯慢速行驶时，制动器不工作，当电梯快速坠落时，电梯轿厢下部高压空气向上产生的巨大风力吹动扇叶，利用杠杆原理将刹车垫压向竖立的导轨，产生制动效果。风力扇页也可设计成活塞式，安装在电梯井与电梯轿厢之间的缝隙处。
7、电梯轿厢内手动刹车装置。借鉴火车车厢内部携带自主手动刹车装置，乘客可以自主采取制动措施的优点，在电梯轿厢内部安装类似火车车厢内紧急手动制动器、汽车脚踏制动器、扶手拉杆制动器、电动制动按钮等自主制动装置。赋予乘客在紧急状态下自救的权利和手段，最大限度地保证乘客安全。
通过本发明，改善目前电梯缺乏可靠的、系统的安全保障设施的状态，从根本上解决150多年来电梯乘坐安全问题，达到电梯运行绝对安全的目的。
本发明的有益效果是，可以在维持平时正常运行的同时，以活塞效应为核心技术，通过单独一项或通过一系列安全装置设施，保证在任何情况下使电梯轿厢自然、自动或自主地安全慢速下降，阻止电梯轿厢高层快速坠落。原理科学，结构简单；安装方便，效果明显；经久耐用，安全可靠；价格低廉，环保节能。适度组合应用可以保证电梯绝对安全。
附图说明
下面结合附图和实施例对发明进一步说明。
图1是本发明的电梯井活塞效应示意图。
图2是本发明的电梯井帘板式反向静脉瓣效应示意图。
图3是本发明的电梯井带横隔板的反向静脉瓣效应示意图。
图4是本发明的电梯井静脉瓣效应自动充气刹车气囊示意图。
图5是本发明的电梯井手风琴效应示意图。
图6是本发明的电梯井传统式风箱板效应示意图。
图7是本发明的电梯井扣箱式风箱板效应示意图。
图8是本发明的电梯夹索式、擦壁式风力扇(活塞)杠杆制动器示意图。
图9是本发明的电梯夹轨式风力扇杠杆制动器示意图。
图10是图9的侧视图。
图11是本发明的电梯轿厢内系列手动刹车装置示意图。
图12是本发明的组合运用实施例示意图。
图1中，电梯井(1)与电梯轿厢(2)之间的缝隙(3)很小，形成活塞效应，电梯轿厢快速下坠时电梯轿厢下部的高压空气(4)很难从狭窄的缝隙(3)向上逃逸，电梯轿厢下部形成高压气垫(6)，使电梯慢速下降(5)而不会快速坠落(9)。可以彻底杜绝现有旧式电梯井(1)与电梯轿厢(2)之间的缝隙(7)很大，下部低压空气(8)在任何情况下都可以向上快速逃逸，电梯轿厢下部无法形成高压气垫而是低压空气(10)，电梯在事故中快速坠落(9)，出现人员伤亡和设备损失的情况。
图2中，平时下垂一定角度的反向静脉瓣(2)可以使下部空气自由向上流动，电梯轿厢(3)快速下坠时，上部固定在电梯井(4)上的反向静脉瓣(1)被下部高压气流顶起而紧贴电梯轿厢(3)，阻滞下部空气流失，形成高压气垫(5)，阻止电梯轿厢(3)继续下坠。
图3中，电梯轿厢(3)快速下坠时，横隔板(1)前端的反向静脉瓣软帘(2)，与电梯轿厢(3)紧密接触，阻止电梯井(5)下部空气逃逸，形成高压气垫(4)，阻止电梯轿厢(3)继续坠落。
图4中，当电梯正常运行时，固定在电梯轿厢(6)外侧的静脉瓣效应自动充气刹车气囊(5)处于闭合状态，气囊顶部(1)下垂，带刹车垫的气囊侧部(2)与电梯井(7)脱离接触，气囊进气口(4)处于半闭合状态。而当电梯轿厢(6)快速下坠时，进气口(4)张开，气囊充气，气囊侧部的刹车垫(2)与电梯井(7)紧密接触产生强大的摩擦力，阻止电梯轿厢(6)继续下坠，电梯轿厢(6)下部气压减小时，充气状态下的气囊内静脉瓣式帘板(3)封闭气囊内部高压空气，继续阻止电梯轿厢(6)坠落。
图5中，带有可折叠壁的上气垫(3)固定在电梯轿厢(2)下部，电梯轿厢(2)快速落坠时，上气垫(3)内充满空气，当气垫接触电梯井(1)底部时，上气垫进气口(4)封闭，气压增大，气囊内空气缓慢逸出，上气垫(3)逐渐折叠，起到缓冲作用。安装在电梯井(1)底部的带有可折叠壁的下气垫(6)由弹簧支撑或由可伸缩绳索悬挂，电梯轿厢(2)快速下坠接触气垫时，下气垫进气口(5)内被压入高压空气，形成高压气垫，空气逐渐逸出，下气垫(6)逐渐折叠，产生缓冲作用。
图6中，电梯正常运行时，风箱板(4)处于下落的位置(5)，放在风箱板支点(3)上，传统式风箱上风口(1)开启，使风箱(2)上下通风，下部空气自由向上逸出。电梯轿厢快速坠落时，下部空气推动活动风箱板(4)向上堵住上风口(1)，阻止下部空气向上逸出，形成下部高压气垫，阻止电梯坠落。
图7中，电梯正常运行时，扣箱式风箱(5)内的侧板上带有少量孔洞的风箱板(3)落在下风口(4)，上风口(1)开启，上下通风。当电梯轿厢(6)快速下落时，电梯井(7)下部的高压空气将扣箱式风箱板(3)向上顶起，扣箱式风箱板顶板(2)堵住上风口(1)，阻止空气向上逸出，形成高压气垫，使电梯轿厢(6)缓慢下降。
图8中，是一组电梯风力扇杠杆制动器示意图，正常运行时扇页夹索式杠杆制动器扇页(3)落下刹车垫松开，电梯轿厢快速下坠时扇页(2)被向上的高压气流吹起刹车垫夹住钢索(1)引起制动。正常运行时活塞(7)呈下落状态，活塞夹索式刹车垫(4)松开，电梯轿厢下坠时活塞顶起，传动连杆(5)围绕轴(6)转动，推动刹车垫形成制动。活塞擦井式刹车垫(8)平时脱离井壁，活塞(9)下降，电梯轿厢下坠时活塞上升，推动刹车垫制动。
图9中，电梯夹轨式风力扇杠杆制动器(2)分布在导轨(1)的两侧，在制动时夹住导轨(1)。
图10中，电梯夹轨式风力扇杠杆制动器(1)分布在电梯轿厢(2)的两侧，作用在导轨(3)上。
图11中，是一组可自由组合的电梯轿厢内手动刹车装置，电梯轿厢(2)沿着导轨(1)上下运动，轿厢内手动制动器舵轮(3)通过螺杆(4)连接刹车垫(5)；扶手拉杆式轿厢内手动制动器(6)、扭臂或拉杆式轿厢内手动制动器手柄(8)、脚踏式轿厢内制动器(11)、手动拉环式轿厢内制动器(12)均通过杠杆或传动杆(9)连接刹车垫(10)；轿厢内电动制动器按钮(7)通过电动刹车装置连接刹车垫。当电梯快速坠落时，乘客可以自主采取制动措施，增加获得自救的机会，减少发生事故的机率。
图12中，是一组电梯自动防坠落系列装置的实施例，根据情况由活塞效应帘板式反向静脉瓣(1)、活塞效应带横隔板反向静脉瓣(2)、活塞效应纵向隔板狭窄内层井道(3)、手风琴效应的上气垫(4)、手风琴效应的下气垫(5)组成电梯井内和电梯轿厢外部的电梯自动防坠落基本系列安全装置。同时可用静脉瓣式自动充气刹车气囊(9)、扇页夹索式风力杠杆制动器(6)、传统式风箱板(14)、扣箱式风箱板(15)构成电梯轿厢外安全制动自动辅助系列装置。另外也有必要利用扭臂或拉杆式轿厢内手动制动器(10)、舵轮式轿厢内手动制动器(12)、轿厢内电动制动器(11)、轿厢内脚踏式制动器(13)组成电梯轿厢内自主制动系列装置。这些装置可以结合实际需要适当增减，当电梯快速坠落时，各个装置可以同时分别发挥作用，使电梯轿厢慢速下降或制动，保证电梯的绝对安全。
Claims (8)
1. 一种电梯自动防坠落系列装置，其特征是：以活塞效应为核心技术，结合利用反向静脉瓣效应、静脉瓣效应、手风琴效应、风箱板效应、风力扇杠杆效应和手动制动效应等科学原理及技术手段，可以单独运用也可以组合运用，不影响电梯正常运行，而且在电梯出现故障从高层快速坠落时，能自然、自动和手动自主地对电梯轿厢进行缓冲和制动，制止电梯快速坠落，保证低速降落，保护乘员和财产安全。
2. 根据权利要求1所述的电梯自动防坠落系列装置，其特征是：活塞效应为本发明的核心技术。
(1)新建或改造电梯时，缩小电梯井或扩大电梯轿厢，也可以在井内贴着电梯轿厢安装竖立的隔板，使电梯轿厢和电梯井紧密结合，缝隙微小，形成活塞效应(或称为针管效应、打气筒效应)。当电梯快速下降时，电梯轿厢下压电梯井中的空气，由于空气无法沿井壁快速逃逸，形成高压气垫，产生向上的托力，减缓电梯轿厢下降速度，保证电梯在安全速度内运行，防止快速坠落事故发生。可在电梯井底部安装几个空气流通量调节阀门，经过调试后固定，以控制电梯轿厢在自由落体状态下的下降速度。
(2)现有类型的电梯井改造，可以在井内贴着电梯轿厢安装竖立的隔板，将其它纵向设备如曳引钢丝绳、配重、随行电缆等隔离在电梯井外层，仅将导轨、开关碰铁等行程感应装置设在电梯井内层，以缩小电梯井与电梯轿厢之间的缝隙，加大活塞效应，快速坠落时形成电梯轿厢下部高压气仓，产生减速，保证安全速度。隔板应用坚固或坚韧材料穿孔安装在骨架上的靠近电梯轿厢一侧，防止高压气流摧毁隔板。观光电梯可采用高强透明材料。
(3)在隔板上也可以开辟一些通气小孔，安装上部带有铰链并可向井内开启小于90°的活页门扇。便于电梯上升时空气进入电梯轿厢下部。
(4)如果在保证电梯轿厢上下两端进风的前提下，还可以适度缩小电梯井顶部的进风口，使得上部空气仅够正常运行时提供呼吸。当电梯轿厢快速坠落时，电梯轿厢上部形成负压，吸滞电梯轿厢，不致快速坠落。此时电梯轿厢内人员呼吸所需的空气由电梯轿厢下部的高压空气供给。
3. 根据权利要求2所述的电梯自动防坠落系列装置，其特征是：可以运用反向静脉瓣效应。
(1)人体静脉血管中的静脉瓣是下部固定，向上开放，使得被挤压上去的血液不致向下流逝。在此反向使用，将软质材料上部固定，下部斜向开放，扫抚在电梯轿厢体上，当电梯快速坠落时，使得被电梯轿厢压向下方的空气不致向上逃逸，形成高压气垫，阻滞电梯轿厢下坠，保证人员和财产安全。当电梯上升时，电梯轿厢下部的负压吸引软帘向下开放，空气进入，使电梯正常运行；可在软帘上开数个小孔，或再覆盖向上开启的软帘，当电梯正常下降时，空气从小孔向上流出，不在电梯轿厢下部形成高压气垫，维持电梯正常运行速度。观光电梯可采用高强透明材料。
(2)如果为保证足够的安装空间和维修电梯方便，还可以采用在电梯井和电梯轿厢之间加装横梁横隔板的方式，附加反向静脉瓣装置，增加气室空间，增强气垫效应。观光电梯可采用高强透明材料。
(3)为方便安装和检修，可在横隔板上开出供人员上下层穿越的检修孔，安装向下开启的单向弹簧门，同时可设置向上开启的通气孔。当电梯正常向上运行电梯井下部形成负压时，检修孔向下开启使空气进入电梯井下部；而当电梯正常向下运行时，电梯井下部高压空气可从向上开启的通气孔逸出。经调试后锁定。
4. 根据权利要求1和3所述的电梯自动防坠落系列装置，其特征是：可以运用静脉瓣效应制成静脉瓣式自动充气刹车气囊。利用静脉瓣效应，制成刹车气囊，附贴在电梯轿厢外侧，一旦电梯失控坠落，电梯轿厢下压形成向上的高压气流，吹起气囊，产生制动效果，防止快速坠落。气囊内的静脉瓣式帘板可以使气流很容易地进入气囊，但是不会轻易逸出，保证高速下坠的电梯在减速后不会再次高速下坠。
5. 根据权利要求1所述的电梯自动防坠落系列装置，其特征是：可以运用手风琴效应，在电梯轿厢下部四周安装可折叠皮裙，形成如同气垫船的围裙，可根据楼层的高度而适当加长。当电梯轿厢快速坠落时，在电梯轿厢下部形成手风琴效应，减慢下降速度，保证安全着陆。同时还可以在电梯井底部地面，电梯轿厢四周建立一圈可折叠气池，由弹簧支撑。当电梯轿厢落下接触气池时，气池中的空气受挤压形成气垫，增强缓冲保护功能。为加强气垫效果，还可以围成有一定间隔的多重皮裙，形成多重气垫效果，一旦一层皮裙破损，其它皮裙仍可发挥作用，保障安全。
6. 根据权利要求3所述的电梯自动防坠落系列装置，其特征是：可以运用风箱板效应。按照风箱出风口的风箱板原理，电梯井每一层气密隔板上安装一组风箱板。当电梯轿厢慢速下降或上升时，风箱板处于落下状态，风箱下部开口可保持适度开启状态，保持电梯井上下通风，不产生空气阻力，但如果电梯上升时失速冲顶，也可因电梯轿厢下部负压产生吸滞减速作用，防止事故；当电梯轿厢快速下降时，向上的气流吹动风箱板向上堵住气孔，使电梯轿厢下部电梯井中形成高压气仓，阻止电梯轿厢快速下落，保证人员和财产安全。
7. 根据权利要求1所述的电梯自动防坠落系列装置，其特征是：可以是风力扇杠杆制动器。利用杠杆原理加长动力臂，以增强制动力，并在动力臂上加装扇叶，将刹车垫靠近电梯立向导轨。当电梯慢速行驶时，制动器不工作，当电梯快速坠落时，电梯轿厢下部高压空气向上产生的巨大风力吹动扇叶，利用杠杆原理将刹车垫压向竖立的导轨，产生制动效果。风力扇页也可设计成活塞式，安装在电梯井与电梯轿厢之间的缝隙处。
8. 根据权利要求1所述的电梯自动防坠落系列装置，其特征是：可以带有电梯轿厢内自主手动刹车装置。借鉴火车车厢内部携带自主手动刹车装置，乘客可以自主采取制动措施的优点，在电梯轿厢内部安装类似火车车厢内紧急手动制动器、汽车脚踏制动器、扶手拉杆制动器、电动制动按钮等自主制动装置。赋予乘客在紧急状态下自救的权利和手段，最大限度地保证乘客安全。
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Open date: 20080827 |