CN101549818B - 电梯制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电梯制动装置，包括制动件和制动机构两部分，当且仅当电梯的轿厢上行超过其正常运行的最上停层位置时，所述制动机构与制动件相互作用，使所述的电梯制动装置动作并阻碍电梯向上运行；所述制动件和制动机构两部分中，其中任意一部分可随电梯的轿厢运动，安装在轿厢或与其联接的相关部件上，另一部分安装于固定位置，不随电梯的轿厢运动；所述电梯制动装置为单向作用机构，当电梯制动装置动作时，电梯的轿厢上行能够产生阻碍电梯上行的力，电梯的轿厢下行，电梯制动装置的力会减小或者消失。本发明能够在悬挂装置和驱动轮之间的摩擦力足以保证轻型化的轿厢在正常运行工况下运行时，保证轿厢滞留工况下的安全性。

Description

电梯制动装置

技术领域

本发明涉及一种电梯制动装置，该装置用于提高电梯在升降通道顶部空间运行时的安全性。

背景技术

目前绝大多数电梯采用摩擦驱动的传动方式。为了保证电梯在正常运行时的安全性，电梯必须保证有足够的摩擦力。随着一些新技术在电梯中的应用，如钢带、复合材料轿壁等，电梯的轻型化已经成为一种趋势，既可以节约资源，又可以降低电梯成本。但是，轻型化的电梯也必须保证轿厢在空载和满载运行时都有足够的安全性，也就是说，在产生摩擦力的压力减小的情况下需要有足够的摩擦力满足电梯正常运行的需要。这种情况下一般都采用了增加摩擦系数或者当量摩擦系数的方法，如增加悬挂装置和驱动轮之间的摩擦系数，改变驱动轮的槽形，增加悬挂装置在驱动轮上的包角等。但是，这也增加了电梯非正常运行时的一些风险，例如，在一些特殊情况下，轿厢越过最高层站继续向上运行，这时对重的重量会完全支承在对重侧的缓冲器上，如果摩擦力足够大，轿厢将会被驱动装置继续带动，冲向顶层楼板。这样，可能会导致电梯的损坏；如果电梯的轿厢顶部还有维修人员，维修人员将被挤压在轿厢顶部和顶层楼板之间，造成伤亡事故。为避免这种危险情况的发生，包括GB7588-2003在内的几乎所有的国内外电梯标准或法规中都严格限制摩擦驱动力的最大值，要求在对重完全支承在缓冲器上时，电梯的空载轿厢不能被向上提起，这就是所谓的轿厢滞留工况。在轿厢滞留工况下，驱动装置的继续驱动如果导致驱动轮和其被驱动的部件之间打滑，将可以确保电梯及相关人员的安全。

为了能够更好的理解本发明所要解决的技术问题，以下简要分析摩擦驱动的电梯相关运行原理。

摩擦驱动电梯的正常工作依赖于欧拉公式，即，T₁/T₂≤e^fα。公式的左边代表了驱动轮两侧的悬挂装置上的实际拉力比值，其中，T₁代表较大的拉力，T₂代表较小的拉力；公式的右边代表了运动系统实际摩擦驱动能力，其中，e为欧拉数，即2.718，f是悬挂装置和驱动轮之间的当量摩擦系数，α是悬挂装置和驱动轮之间的包角。只要悬挂装置上的拉力比值小于实际摩擦驱动能力，电梯系统就可以实现正常驱动。

将公式变形如下，T₁≤T₂e^fα。在轿厢滞留工况时，对重重量完全支承在对重侧的缓冲器上，这时T₂是悬挂装置本身的重量，T₁是空载轿厢侧的重量，如果e^fα足够大，则上述公式仍然成立，轿厢将可能继续向上驱动。

这时就出现了矛盾，如果需要减轻轿厢重量且同时保证正常运行，即满足欧拉公式，则需要较大的摩擦系数，即e^fα越大越好，但是为了防止在轿厢滞留工况下轿厢继续向上运行，e^fα必须被限制在一定的范围内。

为了避免这种矛盾现象的出现，部分电梯产品采用了限制提升高度的方法，也就是限制T₂的大小，例如，某些电梯产品的最大提升高度仅限于80米。因为在提升高度较高时，悬挂装置本身的重量也较大，在轿厢滞留工况下更容易满足上述公式。

事实上，限制提升高度的方法只是限制了电梯产品的使用范围，避免矛盾现象出现，并没有真正解决矛盾，新技术和新材料的推广引用也因此受到了限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电梯制动装置，当悬挂装置和驱动轮之间的摩擦力足以保证轻型化的轿厢在正常运行工况下运行时，保证轿厢滞留工况下的安全性。

为解决上述技术问题，本发明的电梯制动装置，包括制动件和制动机构两部分，当且仅当电梯的轿厢上行超过其正常运行的最上停层位置时，所述制动机构与制动件相互作用，使所述的电梯制动装置动作并阻碍电梯向上运行；

所述制动件和制动机构两部分中，其中任意一部分可随电梯的轿厢运动，安装在轿厢或与其联接的相关部件上，另一部分安装于固定位置，不随电梯的轿厢运动；

所述电梯制动装置为单向作用机构，当电梯制动装置动作时，电梯的轿厢上行能够产生阻碍电梯上行的力，电梯的轿厢下行，电梯制动装置的力会减小或者消失。

在实际的摩擦驱动电梯中，当电梯的轿厢上行超过其正常运行的最上停层位置并继续运行时，对重压在缓冲器上，并将缓冲器压到底，对重的重量完全支承在缓冲器上；这时，悬挂装置在轿厢侧的拉力一般远大于对重侧的拉力，阻碍电梯轿厢的进一步上行。但是由于悬挂装置和驱动轮之间的摩擦力较大，驱动装置的驱动使轿厢可能继续向上运行。本发明的作用就在于，当电梯的轿厢上行超过其正常运行的最上停层位置并继续运行时，增加轿厢向上运行的阻力，使悬挂装置在驱动轮上打滑；这时即使驱动装置有足够的力矩继续旋转，也无法使轿厢上行，从而保证了轿厢的安全和轿顶维修人员的安全。

在传统的电梯系统无法满足轿厢滞留工况安全性的情况下，本发明能够满足轿厢滞留工况的安全性。因而，当悬挂装置和驱动轮之间的摩擦力足以保证轻型化的电梯轿厢在正常运行工况下运行时，本发明的电梯制动装置保证了轿厢滞留工况下的安全性。本发明不但能拓展新技术和新材料在电梯行业上的应用，而且为轿厢的进一步轻型化做好了技术准备。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是一种无机房电梯的总体结构示意图；

图2是本发明的电梯制动装置实施例一结构原理示意图；

图3是本发明的电梯制动装置实施例二结构原理示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地说明本发明在电梯中的作用和安装位置，有必要结合图1对电梯的结构进行简单描述。

图1所示是一种无机房电梯，轿厢1沿轿厢导轨6上下运行，对重4沿对重导轨7上下运行，悬挂装置5联接轿厢1和对重4，驱动装置2利用驱动轮3驱动轿厢1和对重4在升降通道10内运行。

本发明优选的实施方式为单向作用机构。电梯制动装置动作时，在电梯的轿厢1上行时可以产生阻碍电梯上行的力，在电梯的轿厢1下行时，电梯制动装置的力会减小或者消失。采用单向作用机构的原因如下：电梯制动装置动作时，轿厢1已经处于超越最上层站的非正常位置，在维修人员恢复电梯使用的过程中，首先必须将轿厢1下移到正常位置，如果电梯制动装置上的力仍然存在，则下移操作会变得困难，而且由于轿厢1位置超越了最上层站，进入轿顶上部空间也非常困难，很难手动松开制动装置，对于无机房电梯种种情况的维修操作变得尤其困难，因此电梯制动装置最好是单向作用的，只要能够防止电梯的轿厢上行冲顶即可。电梯的轿厢下行时，电梯制动装置的力减小或者自动释放，在实际使用中会非常方便。

另外一种优选的实施方式是在轿厢1或联接在轿厢1的部件上安装一触发机构，当且仅当电梯的轿厢上行超过其正常运行的最上停层位置时，该触发机构动作，然后导致电梯制动装置动作。这样的好处在于，触发机构可以采用机械式或电子式，在考虑了足够的安全性后，甚至可以考虑软件触发，这样整个电梯制动装置具体应用也可以利用电梯的其他部件，结构形式和安装方式都变得非常灵活，具体功能也可以和电梯其他的安全功能进行相互的校验和组合。

在电梯制动装置或者触发机构动作时，电梯已经处于非正常的运行状态，这时最好有一个信号传递到电梯的控制装置中，用于触发相关的安全动作，如切断电梯的主回路，防止电梯的进一步运行，或者限制电梯的轿厢1的运动，如仅能向下运行等，防止轿厢1运动使危险增大。例如可以设置一控制开关，当所述触发机构或者电梯制动装置动作时，该控制开关已经或者同时动作，其所产生的动作信号被用于触发切断电梯驱动装置的供电回路。所述控制开关可以安装在升降通道的顶部，相当于行程开关，更好的方式是安装在所述的电梯制动装置上，一旦制动装置动作时，不管是否已经产生制动力，该开关都把电梯驱动主机的供电回路切断，切断电梯继续上行的动力。

本发明的电梯制动装置，包括制动件和制动机构两部分，当且仅当电梯的轿厢上行超过其正常运行的最上停层位置时，所述制动机构与制动件相互作用，使所述的电梯制动装置动作并阻碍电梯向上运行。所述制动件和制动机构两部分，其中任意一部分可随电梯的轿厢运动，安装在轿厢或与其联接的相关部件上，如补偿链或者曳引钢丝绳上，另一部分安装于固定位置，不随电梯的轿厢运动。

实施例一，参见图2，本发明的电梯制动装置由制动件101、楔块组件102(制动机构)组成。所述楔块组件102包括一壳体103、四个弹簧104、两块楔块105、两个滚轮组件106、两块第二楔块107。壳体103的截面形状为“凸”字形，即其具有一个长方形壳体，在该长方形壳体的一侧边向上延伸，形成一个宽度小于该侧边的延伸壳体，在所述长方形壳体和延伸壳体内形成一个容置空间。在延伸壳体的顶端设有可供制动件101插入的开口，与该开口相对的长方形壳体的对应壳体壁上设有一通孔。在长方形壳体的两侧壳体壁上设有用于定位弹簧104的两个凹槽。楔块105和第二楔块107的形状相同，即具有一长直角边，与该长直角边相对的一侧为一斜边，其余两边平行，形成一端宽、一端窄的楔块。楔块105的长直角边上也设有用于定位弹簧104的两个第二凹槽。楔块105的长度与长方形壳体内的宽度相等。第二楔块107位于宽的一端将长直角边斜向截去一小部分，形成一个小斜边，这样当两块第二楔块107的长直角边对接在一起的时候会形成一倒“V”形的开口。滚轮组件106包括两个连接件，多个滚轮位于两个连接件之间，多个辊轴分别将滚轮与连接件连接在一起。

两块楔块105安装在长方形壳体侧的容置空间内，窄的一端位于延伸壳体侧的容置空间内，长直角边上的第二凹槽与长方形壳体的凹槽相对。两块第二楔块107位于两块楔块105的两斜边之间，并且使两块第二楔块107的斜边分别与对应的楔块105的斜边相对应。第二楔块107宽的一端设置在延伸壳体的顶端。滚轮组件106设置在楔块105与第二楔块107的斜边之间。弹簧104设置在凹槽与第二凹槽之间。制动件101的上部两侧端具有对称的斜边，形成上窄下宽的“V形。

制动件101安装在轿厢1或其附属部件上，楔块组件102安装在升降通道10上部的固定位置上。当电梯的轿厢1上行超过最上停层位置时，制动件101进入楔块组件102的两个第二楔块107之间的倒V形开口，将两个第二楔块107向两侧顶开。由于第二楔块107和制动件101之间的摩擦力，第二楔块107同时向上运动；具有导向作用的滚轮组件106沿楔块105的斜面运动。在楔块107向两边且向上运动时，楔块105被向两侧顶开，弹簧104产生的弹力依次传递到楔块105、滚轮组件106和第二楔块107上，压紧制动件101产生摩擦力，阻碍轿厢1的进一步上行。在制动过程完成，维修人员使电梯的轿厢1下行时，制动件101依靠摩擦力带动第二楔块107向下运动，弹簧104逐渐松开，摩擦力逐渐减小，最终制动件101脱离楔块组件102，摩擦力完全消失。

所述触发机构，尤其是以导轨6作为制动件时，至少可以有3种方式使电梯制动装置动作：

一、机械式，在升降通道10的顶部的适当位置安装一个类似于挡块的部件，轿厢1到达对应位置时，所述挡块与第二楔块107接触并阻碍其运动，当轿厢1继续上行时，由于楔块组件102中斜面的作用，第二楔块107被压向轿厢导轨面，一旦接触轿厢导轨就会产生摩擦力，阻碍轿厢1的进一步上行。

二、在升降通道10的顶部的适当位置安装一个行程开关，当轿厢1上行触发该行程开关动作时，控制一个电磁铁动作(吸合或者松开都可)，导致第二楔块107与轿厢导轨6接触并产生摩擦力。

三、完全依靠电气的软件控制，例如利用驱动主机的编码器的信号和升降通道内各楼层的平层位置信号可以计算出轿厢1的位置，如果发现轿厢1位置超过最上层的预定位置，则通过软件发出动作信号，控制一电磁铁动作，导致第二楔块107与轿厢导轨6接触并产生摩擦力。

实施例二，参见图3所示，在本发明的另一种结构中，电梯制动装置由制动件201、棘轮组件202(制动机构)组成。制动件201的上部一侧具有一斜边，安装在轿厢1或其附属部件上；棘轮组件202安装在升降通道10上部的固定位置上。

所述棘轮组件202包括棘轮203、固定轮204、止回棘爪205、摆臂206、弹簧207。棘轮203具有内棘齿，并且由内棘齿形成一容置空间，固定轮204位于该容置空间内，止回棘爪205安装在内棘齿与固定轮204之间。摆臂206一端与固定轮204连接，另一端与固定安装在升降通道10上部的支撑壁连接，弹簧207安装在摆臂206的中间位置与升降通道10上部的侧壁之间。

当电梯的轿厢1上行超过最上停层位置时，制动件201与棘轮组件202的棘轮203接触，并把棘轮203和摆臂206压向弹簧207侧。由于棘轮203的内棘齿和安装在固定轮204上的止回棘爪205的作用，棘轮203只能逆时针转动。因此在制动件201和棘轮203之间产生相对运动，出现摩擦力阻碍电梯上行。在制动过程完成，维修人员使电梯轿厢1下行时，棘轮203逆时针自由旋转，制动件201和棘轮203之间没有相对滑动，所以没有摩擦力。

熟知机械机构和电梯的技术人员很容易联想到上述实施例的变化类型或者其他类似的机构。例如，图2中的楔块组件102和制动件101的安装位置可以对换，楔块组件102安装在轿厢1上或其附属部件上，而制动件101安装在升降通道10的固定位置上；或者，取消制动件101，在制动过程中，楔块组件102直接作用在导轨6上，由一个机械或者电子的装置进行触发，在到达设计的位置时，使楔块组件102动作；或者，采用单个楔块组件的结构。图3中制动件201和棘轮组件202的位置也可以对换，棘轮组件202安装在轿厢1或其附属部件上时，在正常运行时和导轨6或其他固定部件不接触，在轿厢1到达设计位置时，由一个触发机构触发，与导轨6或其他固定部件接触产生摩擦阻力。此外，其他类似的单向运动(或者所谓的间歇运动)结构都可以应用在本发明中。

Claims (5)

1.一种电梯制动装置，包括制动件和制动机构两部分，其特征在于，当且仅当电梯的轿厢上行超过其正常运行的最上停层位置时，所述制动机构与制动件相互作用，使所述的电梯制动装置动作并作用于轿厢或者与轿厢联接的同向运行的部件上，阻碍电梯的轿厢向上运行；

所述制动件和制动机构两部分中，其中任意一部分可随电梯的轿厢运动，安装在轿厢或与其联接的相关部件上，另一部分安装于固定位置，不随电梯的轿厢运动；

所述电梯制动装置为单向作用机构，当电梯制动装置动作时，电梯的轿厢上行能够产生阻碍电梯上行的力，电梯的轿厢下行，电梯制动装置的力会减小或者消失。

2.如权利要求1所述的电梯制动装置，其特征在于，还包括一触发机构，当且仅当电梯的轿厢上行超过其正常运行的最上停层位置时，该触发机构动作，然后导致电梯制动装置动作。

3.如权利要求2所述的电梯制动装置，其特征在于，还包括一控制开关，当所述触发机构或者电梯制动装置动作时，该控制开关已经或者同时动作，其所产生的动作信号被用于触发切断电梯驱动装置的供电回路。

4.如权利要求1所述的电梯制动装置，其特征在于，所述制动件的上部为上窄下宽的倒V形；所述制动机构为楔块组件，该楔块组件包括一壳体、四个弹簧、两块楔块、两个滚轮组件、两块第二楔块；

所述壳体具有一个长方形壳体，在该长方形壳体的一侧边向上延伸，形成一个宽度小于该侧边的延伸壳体，在所述长方形壳体和延伸壳体内形成一个容置空间；在延伸壳体的顶端设有可供制动件插入的开口，在长方形壳体的两侧壳体壁上设有用于定位弹簧的两个凹槽；楔块和第二楔块的楔形角度相同，楔块的长直角边上也设有用于定位弹簧的两个第二凹槽，两块第二楔块的长直角边对接在一起的时候形成有一倒“V”形的开口；

两块楔块安装在长方形壳体侧的容置空间内，其窄的一端位于延伸壳体侧的容置空间内，其长直角边上的第二凹槽与长方形壳体的凹槽相对；两块第二楔块位于两块楔块的两斜边之间，并且使两块第二楔块的斜边分别与对应的楔块的斜边相对应；第二楔块宽的一端设置在延伸壳体的顶端；滚轮组件设置在楔块与第二楔块的斜边之间；弹簧设置在所述凹槽与第二凹槽之间。

5.如权利要求1所述的电梯制动装置，其特征在于，所述制动件的上部一侧具有一斜边，所述制动机构为棘轮组件；

所述棘轮组件包括棘轮、固定轮、止回棘爪、摆臂、弹簧；棘轮具有内棘齿，并且由内棘齿形成一容置空间，固定轮位于该容置空间内，止回棘爪安装在内棘齿与固定轮之间；摆臂一端与固定轮连接，另一端与固定安装在升降通道上部的支撑壁连接，弹簧安装在摆臂的中间位置与升降通道上部的侧壁之间。

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