CN102040142A

CN102040142A - 带增力机构制动器的无绳提升机

Info

Publication number: CN102040142A
Application number: CN2009102068421A
Authority: CN
Inventors: 汪旭东; 许孝卓; 许宝玉; 封海潮; 袁世鹰; 行志刚
Original assignee: Henan University of Technology
Current assignee: Henan University of Technology
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2009-10-15
Publication date: 2011-05-04

Abstract

本发明公开了一种带增力机构制动器的无绳提升机，包括支撑钢梁总成、轿厢、直线电机驱动装置、定位导向装置、制动装置、安全钳和缓冲器。长条状的支撑钢梁总成沿竖直方向安装在井筒内壁，其正面安装直线电机驱动装置的直线电机定子，在支撑钢梁总成的两个侧面设置凹形条状槽，增力型钳式制动器制动于凹形条状槽底面，直线电机导向定位轮组的主定位导向轮衔在凹形条状槽内滚动。本发明的增力型钳式制动器设置增力连杆机构，制动器体积小，重量轻，制动能力强。本发明所述的带增力机构制动器的无绳提升机具有三重保护装置：制动器的断电抱闸、直线电机的断电发电制动、安全钳超速制动保护功能，保证了提升机的安全性和可靠性。

Description

带增力机构制动器的无绳提升机

技术领域

本发明属于无绳提升领域，具体涉及带增力机构制动器的无绳提升机。

背景技术

直线电机是一种做直线运动的新型动力机械，将其应用于提升领域，可以实现无钢丝绳、无提升机房的提升模式，形成所谓的无绳提升机，可以大幅增加提升机的输送能力和输送距离。这种无绳提升机主要有感应直线电机和直线同步电机两种驱动结构类型，其中直线同步电机的力能指标高、工作气隙大、推力大，被公认是无绳提升机最合适的驱动源。

现在无绳提升机大多采用两边工作气隙相同、面对面布置双边型直线电机的驱动结构，虽然能抵消彼此之间大部分的法向吸引力，减轻轿厢侧倾正压力，但其结构复杂，占用空间大；单边平面式直线电机的驱动结构简单，适用场合更广，但电机横向宽度较大时，法向力大，应力集中，对支撑有较高要求。由于直线电机无绳提升机无配重，提升载荷大，导致制动器驱动功率大、体积大，实现困难，是限制直线电机无绳提升机工程应用的关键瓶颈问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带增力机构制动器的无绳提升机，采用多功用的支撑钢梁总成，既可固定直线驱动装置的定子，又可作为定位轨和制动轨；采用单边平面式直线电机驱动，驱动结构简单，占用空间小；在直线电机动子上设置多组独立悬挂缓冲式定位轮组，其主定位轮定位于支撑钢梁总成的凹槽内，可防止轿厢倾覆，同时，利用直线电机动子与定子之间固有法向吸力使轿厢紧紧吸附在支撑钢梁总成上，确保轿厢不会倾覆，具有多轮支撑、定位可靠、防侧倾、减震等特点；

采用带有增力机构的增力式钳式制动器，比现有同类或相近制动器的规格、尺寸大为减小，可在较小驱动力下获得比普通无增力机构的制动器大1～2个数量级的制动力，以保证快速、可靠地制动，能够显著提高无绳提升机的安全性和可靠性。本发明可应用于高层建筑电梯，矿井立井斜井提升机，油田抽油机，立体仓库、港口、码头、旅游景区等领域的多种提升运输，适用领域广泛。

本发明的技术方案是以下述方法实现的：

一种带增力机构制动器的无绳提升机，主要包括支撑钢梁总成、轿厢、直线电机驱动装置、定位导向装置、制动装置、安全钳保护装置和缓冲器装置，其中：

支撑钢梁总成1为长条状，沿竖直方向安装在井道内壁的安装支座2上，其正面安装直线电机驱动装置的直线电机定子4，在支撑钢梁总成1的两个侧面沿竖直方向各设置一条开口朝外方向的凹形条状槽1a，凹形条状槽1a两侧为凸条I 1b和凸条II 1c，作为所述无绳提升机的导向轨和制动轨；

所述凹形条状槽1a内衔有制动闸块103，所述凹形条状槽1a的侧壁与定位轮组的主定位导向轮122接触；

所述轿厢7由轿厢架7a、轿厢架背板7b、箱体7c组成；

所述直线电机驱动装置由直线电机定子4和直线电机动子6两部分组成，直线电机定子4安装在支撑钢梁总成1的正面，直线电机动子6与直线电机定子4表面平行并保持一固定气隙I 5a，使直线电机动子6与直线电机定子4之间能够无接触的相对运动；

定位导向装置由多组导向定位轮组12组成，导向定位轮组12的主定位导向轮122衔在凹形条状槽1a内，与凹形条状槽底面1d平行，与凹形条状槽1a的两侧壁之一相接触；导向定位轮组12的一个或者多个侧向定位导向轮123骑在凹形条状槽1a两侧的凸条I 1c、凸条II 1b或者两者之一上。

制动装置为增力型钳式制动器10，通过制动器基座101水平固定在轿厢架顶板7d或者轿厢架背板7b上，两个制动臂与支撑钢梁总成1形成环抱，制动闸块103位于支撑钢梁总成1的两个侧面凹形条状槽1a内；制动器的推动杆109与推动器150推杆铰接或者固结，推动器150通过推动器基座154固定在轿厢架7a或者轿厢架背板7b上。

在轿厢架的底端设置安全钳保护装置；

在井筒底面设置缓冲器装置；

所述的无绳提升机驱动装置采用细长型直线电机，其次级安装在运动轿厢上、初级固定在支撑钢梁总成上，即初级固定、次级运动，或者初级安装在运动轿厢上，次级固定在支撑钢梁总成上，即初级运动、次级固定的布置方式。

所述直线电机驱动装置由平行安装的一列或两列以上直线电机定子4组成，每列直线电机定子对应布置一列直线电机动子6，各列直线电机定子之间布置支撑轨道。

所述增力型钳式制动器的制动闸块103作用于支撑钢梁总成1的凹形条状槽的凸条I 1b、凸条II 1c上或者作用于沿井道安装基础单独铺设的T形导轨上。

所述导向定位轮组12还装有主定位轮缓冲弹簧和侧向定位轮缓冲弹簧。所

述定位导向装置还可由直线导轨和滑块实现。

所述安全钳制动闸块作用于支撑钢梁总成1的凹形条状槽的凸条I 1b、凸条II 1c上或者作用于沿井道安装基础单独铺设的T形导轨上。

通过固定在竖直井道安装基础上的供电电缆、供电轨接触或者供电轨无接触方式提供无绳提升机的直线电机初级、制动器、轿厢的电源。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的局部结构示意图；

图3为本发明的整体俯视图；

图4为本发明的无制动器时的俯视图；

图5为本发明的侧视图；

图6为本发明的制动器示意图；

图7为本发明的定位导向轮组第一实施方式示意图；

图8为本发明的定位导向轮组第二实施方式示意图；

图9为本发明采用两列直线电机驱动、定位轮组定位时的俯视图；

图10为本发明采用两列直线电机驱动、直线滑轨定位时的俯视图。

附图中：1.支撑钢梁总成，1a.凹形条状槽，1b.凸条I，1c.凸条II，1d.凹形条状槽底面，2.安装支座，3.安装基础，4.直线电机定子，5.固定气隙，6.直线电机动子，6a.直线电机动子磁体，6b.直线电机动子背铁，6c.直线电机动子轭铁加强板，7.轿厢，7a.轿厢架，7b.轿厢架背板，7c.箱体，7d.轿厢架顶板，8.直线滑轨，8a.滑块，8b.滑块固定架，8c.凸形滑轨，10.增力型钳式制动器，11.导向定位轮组固定架，12.导向定位轮组，121.定位轮组保持架，122.主定位导向轮，123.侧向定位导向轮，124.主定位轮缓冲弹簧，126.紧固螺栓，127.侧向定位轮缓冲弹簧，128.轴I，129.轴II，130.轴III，101.制动器基座，102.闸块铰接轴，103.制动闸块，104.摆臂前铰接轴，105.摆臂，106.摆臂后铰接轴，107.增力机构连杆，108.连杆铰接轴，109.制动器推动杆，115.制动弹簧，116.制动弹簧座，117.闸衬，118.铰接轴，119.预紧螺母，150.推动器，151.缓冲器，152.安全钳，153.支撑滚轮，154.推动器基座，155.支撑轨道，156.限速器。

具体实施方式

以下内容是结合附图对本发明作的详细说明，而不应被理解为是对本发明的限定。

实施例1

如图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明的带增力机构制动器的无绳提升机，主要包括支撑钢梁总成、轿厢、直线电机驱动装置、定位导向装置、制动装置，安全钳保护装置，缓冲器装置。

支撑钢梁总成1为长条状，沿竖直方向安装在井筒内壁的安装支座2上，其正面安装直线电机驱动装置的直线电机定子4，在支撑钢梁总成1的两个侧面沿竖直方向各设置一条开口朝外方向的凹形条状槽1a，作为导向轨道和制动轨道；

凹形条状槽1a两侧为凸条I 1b和凸条II 1c，凸条I 1b或者凸条II 1c作为安全钳保护装置的制动轨；

凹形条状槽1a内衔有增力式钳式制动器10的制动闸块103，制动时，制动闸块103在闸臂的作用下紧压在凹形条状槽1a的底面，产生强大的制动力；

凹形条状槽1a的两个内侧壁与导向定位轮组12的主定位导向轮122的轮面相接触，主定位导向轮122的外径与凹形条状槽1a的开口宽度相当，保持主定位导向轮122在凹形条状槽1a内上下竖直运动，实现可靠定位轿厢的目的；

直线电机动子6与轿厢7为固定连接，直线电机动子6带动轿厢7一起运动。

轿厢7由轿厢架7a、轿厢架背板7b、箱体7c、轿厢架顶板7d组成，轿厢架顶板7d与制动器基座101固结在一起。

对于大家公知的直线电机，一般定义：有电枢绕组的一侧称为直线电机初级，有磁体的一侧称为直线电机次级，还定义：运动部分为直线电机动子，固定部分为直线电机定子。直线电机的工作原理为：直线电机初级绕组中通入电流，产生一个可以相对磁体运动的行波磁场，该行波磁场与次级磁体同步运动，进而带动直线电机动子做直线运动。

本发明所述的直线电机驱动装置由直线电机定子4、直线电机动子6、导向定位轮组12三部分组成，直线电机定子4沿整个支撑钢梁总成1的正面敷设固定；直线电机动子6与直线电机定子4表面平行并保持一固定气隙5使直线电机动子6与直线电机定子4之间能够无接触的相对运动。

直线电机动子6的定位导向装置由多组导向定位轮组12完成，导向定位轮组12的主定位导向轮122衔在凹形条状槽1a内，与凹形条状槽底面1d平行，与凹形条状槽1a的两侧壁之一相接触，通过定位导向装置保证直线电机动子6与直线电机定子4之间的固定气隙5；导向定位轮组12的一个或者多个侧向定位导向轮123骑在凹形条状槽1a两侧的凸条I 1b、凸条II 1c或者两者之一上，防止直线电机动子6侧倾，实现直线电机动子6的侧向定位。

本发明的带增力机构制动器的无绳提升机，所述的无绳提升机驱动装置采用细长型直线电机结构，其次级安装在运动轿厢上、初级固定在支撑钢梁总成上，即初级固定、次级运动，或者初级安装在运动轿厢上，次级固定在支撑钢梁总成上，即初级运动、次级固定的布置方式。在保证电机性能的前提下，减小电机横截面尺寸，采用细长型直线电机结构，将电机法向力分散在纵向运动长度方向上，有效避免应力过于集中和电机定位、运行困难的难题，大幅降低提升机安装基础尺寸和对提升机定位、制动装置的机械强度、刚度要求和成本，包括直线电机定子、定子安装基座、井架在内的整体工程造价，并有助于提升机运行过程中，定位和制动机构的有效、可靠工作。对于提升机提升能力的增加，可通过简单加长电机动子长度的方法实现。对于超大提升载荷场合，若动子长度过长，可将轿厢做成多层，采取多层轿厢提升方案，或者采用平行安装的两列及两列以上直线电机结构。

采用本发明所提供的方案，无绳提升机设置多组导向定位轮组。作为细长型直线电机配套的定位装置，所述多组独立悬挂缓冲式定位轮组既可有效分散和减轻定位轮和局部支撑部件的压力，增加可靠性和冗余性，又可保证直线电机初级与次级之间工作气隙的变化在工程允许误差范围内；同时，通过侧向定位轮，可有效地避免提升直线电机初级、次级的错位和轿厢侧倾，保证直线电机初级、次级的耦合，提供稳定的提升力。

本发明所述的制动装置为增力型钳式制动器10，通过制动器基座101水平固定在轿厢架顶板7d或者轿厢架背板7b上，两个制动臂与支撑钢梁总成1形成环抱，制动闸块103位于支撑钢梁总成1的两个侧面凹形条状槽1a内；制动器的推动杆109与推动器150推杆铰接或者固结。推动器150通过推动器基座154固定在轿厢架顶板7d或者轿厢架背板7b上。

在轿厢架的底端设置安全钳152，所述安全钳制动闸块作用于支撑钢梁总成(1)的凸条I(1b)、凸条II(1c)上或者作用于沿井道安装基础单独铺设的T形导轨上，安全钳装置为现有技术，这里不再详细说明；

在井筒底面设置缓冲器(151)；

通过固定在竖直井筒内壁上的供电电缆、供电轨接触或者供电轨无接触方式提供无绳提升机的直线电机、轿厢7的电源。

本发明的增力式钳式制动器具有断电抱闸功能、直线电机驱动装置本身具有断电发电制动功能，安全钳装置具有超速制动保护功能，可以看出，本发明所述的带增力机构制动器的无绳提升机具有三重保护装置，从根本上保证了无绳提升机的运行安全。

图6为增力型钳式制动器的示意图，请参照我们已申报的发明专利“带增力机构的钳式制动器”(申请号200910203177.0)，其主要包括制动器安装基座101、闸块铰接轴102、制动闸块103，摆臂前铰接轴104、摆臂105、摆臂后铰接轴106、增力机构连杆107、连杆铰接轴108、制动器推动杆109、直线电机动子6、铰接轴118，制动弹簧115、制动弹簧座116、闸衬117、预紧螺母119组成。

所述推动器150为电磁铁、直线电机、电动推杆、液压推杆、电液推杆、气动推杆或者其它推动机构。

制动器一端的基座101固定在轿厢架上，制动器另一端通过制动器推动杆109与推动器150铰接或者固结，闸块103连同闸衬117通过闸块铰接轴102铰接于摆臂上，闸块103可绕闸块铰接轴102摆动，摆臂105通过摆臂前铰接轴104与基座101铰接，摆臂105与增力机构连杆107通过摆臂后铰接轴106铰接，增力机构连杆107通过连杆铰接轴108与连杆座109铰接，制动弹簧115套在弹簧座116上，制动弹簧座116的左右两端与铰接轴118铰接。弹簧预紧力通过预紧螺母119实现，此预紧力用来实现工作制动。

制动弹簧115优选为碟簧，其在任何情况下都处于压缩状态，所述增力型钳式制动器10主要依靠制动弹簧115的弹性能释放来制动；解除制动状态时，靠推动器150带动增力机构连杆107使制动弹簧115压缩来实现。

结合图2和图6说明增力型钳式制动器10的工作过程，图2所示制动器的安装位置是我们优选方案，但不限于这种方案。

制动器制动时：推动器150失电，制动器推动杆109无制动推力，储存在制动弹簧115中的弹性能释放出来，推动闸臂105的摆臂绕铰接轴104转动，使闸块103上闸衬117压住制动轨。

制动器释放时：推动器150得电，推动制动器推动杆109向左移动，使增力机构连杆107通过摆臂后铰接轴106转动，压缩制动弹簧115，推动闸臂105的摆臂绕铰接轴104转动，使闸块103上闸衬117脱离制动轨。

所述增力型钳式制动器10，设置制动增力机构和驱动增力机构，比现有同类或相近制动器的规格、尺寸大为减小，可在较小驱动力下获得比普通无增力机构的制动器大1～2个数量级的制动力，以保证快速、可靠地释放闸块。制动力增益大，可在不改变制动器结构尺寸及驱动装置功率的情况下，依靠部件相对位置的调整得到更大的制动力，制动力是可以调整的。可摆动的带有闸衬的闸块，保证了闸衬与制动轨道的紧密贴合，增加了制动的可靠性及闸衬磨损的均匀性。具有结构简单，可方便扩展，质量小，成本低的特点。此外，还可以在制动器上增加闸衬磨损间隙自动补偿装置来自动调整闸衬磨损间隙。

如图7、图8所示，为本发明的定位导向轮组示意图，导向定位轮组12包括轮组保持架121、主定位轮122、侧向定位轮123、主定位轮缓冲弹簧124、侧向定位轮缓冲弹簧127、紧固螺栓126。图7(A)、图7(B)、图7(C)配置两个侧向定位导向轮123，在实际应用中，还可以设置两组以上侧向定位导向轮123；图8(A)、图8(B)、图8(C)所示配置一个侧向定位导向轮123。图7中，主定位轮122套装在垂直纸面的轴I 128上，主定位轮122连同轴I 128垂直固定在轮组保持架121的中间位置；侧向定位轮123套装在轴II 129上，轴II 129与轮组保持架121表面平行，并经由轴III 130和侧向定位轮缓冲弹簧127固定于轮组保持架121，在侧向定位轮123滚动过程中，可起到减震作用；主定位轮缓冲弹簧124装设在轮组保持架121的紧固螺栓126上，主定位轮122的缓冲减震功能由主定位轮缓冲弹簧124完成。

实施例2

上述直线电机动子6的定位导向装置还可以用直线导轨和滑块实现，直线导轨装设在支撑钢梁总成1的两个侧面上，滑块装设在直线电机动子背铁6b对应侧面，并与直线导轨对齐，滑块可以在直线导轨上自由滑动，进而保证直线电机动子6在支撑钢梁总成1上沿竖直方向上下运动。

实施例3

如图9，以两列平行安装的直线电机定子为例，但不限于两列直线电机定子。在支撑钢梁总成1的正面沿竖直方向平行安装两列直线电机定子4，每列直线电机定子4对应布置一列直线电机动子6，每列直线电机定子4为扁平细长状结构，各列直线电机定子4之间布置支撑轨道155，在直线电机动子6上安装支撑滚轮153，与支撑轨道155对应，支撑滚轮153支撑直线电机动子6在支撑轨道155上滑动，可以分散直线电机的法向力，降低对支撑滚轮的要求；两列直线电机动子背铁6b的侧沿分别装设多组导向定位轮组12，导向定位轮组12的主定位导向轮122衔在凹形条状槽1a内，与凹形条状槽底面1d平行，与凹形条状槽1a的两侧壁之一相接触，通过定位导向装置保证直线电机动子6与直线电机定子4之间的固定气隙5；导向定位轮组12的一个或者多个侧向定位导向轮123骑在凹形条状槽1a两侧的凸条I 1b或者凸条II 1c上，防止直线电机动子6侧倾，实现直线电机动子6的侧向定位。

实施例4

如图10，以两列平行安装的直线电机定子为例，但不限于两列直线电机定子。在支撑钢梁总成1的正面沿竖直方向平行安装两列直线电机定子4，每列直线电机定子4对应布置一列直线电机动子6，每列直线电机定子4为扁平细长状结构；直线电机定子4之间和直线电机定子4的左边、右边分别设置直线滑轨8，这三列凸形滑轨8a装设在支撑钢梁总成的正面，对应的滑块8b平行安装在直线电机动子背铁6b上，滑块8b带动直线电机动子6在凸形轨8a上滑动，可以分散直线电机的法向力，防止直线电机动子6侧倾，实现直线电机动子6的定位。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种带增力机构制动器的无绳提升机，主要包括支撑钢梁总成、轿厢、直线电机驱动装置、定位导向装置、制动装置、安全钳保护装置和缓冲器装置，其中：

支撑钢梁总成(1)为长条状，沿竖直方向安装在井道内壁的安装支座(2)上，其正面安装直线电机驱动装置的直线电机定子(4)，在支撑钢梁总成(1)的两个侧面沿竖直方向各设置一条开口朝外方向的凹形条状槽(1a)，凹形条状槽(1a)两侧为凸条I(1b)和凸条II(1c)，作为所述无绳提升机的导向轨和制动轨；

所述凹形条状槽(1a)内衔有制动闸块(103)，所述凹形条状槽(1a)的侧壁与定位轮组的主定位导向轮(122)接触；

所述轿厢(7)由轿厢架(7a)、轿厢架背板(7b)、箱体(7c)组成；

所述直线电机驱动装置由直线电机定子(4)和直线电机动子(6)两部分组成，直线电机定子(4)安装在支撑钢梁总成(1)的正面，直线电机动子(6)与直线电机定子(4)表面平行并保持一固定气隙I(5a)，使直线电机动子(6)与直线电机定子(4)之间能够无接触的相对运动；

定位导向装置由多组导向定位轮组(12)组成，导向定位轮组(12)的主定位导向轮(122)衔在凹形条状槽(1a)内，与凹形条状槽底面(1d)平行，与凹形条状槽(1a)的两侧壁之一相接触；导向定位轮组(12)的一个或者多个侧向定位导向轮(123)骑在凹形条状槽(1a)两侧的凸条I(1c)、凸条II(1b)或者两者之一上。

制动装置为增力型钳式制动器(10)，通过制动器基座(101)水平固定在轿厢架顶板(7d)或者轿厢架背板(7b)上，两个制动臂与支撑钢梁总成(1)形成环抱，制动闸块(103)位于支撑钢梁总成(1)的两个侧面凹形条状槽(1a)内；制动器的推动杆(109)与推动器(150)推杆铰接或者固结，推动器(150)通过推动器基座(154)固定在轿厢架(7a)或者轿厢架背板(7b)上。

在轿厢架的底端设置安全钳保护装置；

在井筒底面设置缓冲器装置。

2.根据权利要求1所述带增力机构制动器的无绳提升机，其特征在于：所述的无绳提升机驱动装置采用细长型直线电机，其次级安装在运动轿厢上、初级固定在支撑钢梁总成上，即初级固定、次级运动，或者初级安装在运动轿厢上，次级固定在支撑钢梁总成上，即初级运动、次级固定的布置方式。

3.根据权利要求1所述带增力机构制动器的无绳提升机，其特征在于：所述直线电机驱动装置由平行安装的一列或两列以上直线电机定子(4)组成，每列直线电机定子对应布置一列直线电机动子(6)，各列直线电机定子之间布置支撑轨道。

4.根据权利要求1所述带增力机构制动器的无绳提升机，其特征在于：所述增力型钳式制动器的制动闸块(103)作用于支撑钢梁总成(1)的凹形条状槽的凸条I(1b)、凸条II(1c)上或者作用于沿井道安装基础单独铺设的T形导轨上。

5.根据权利要求1所述带增力机构制动器的无绳提升机，其特征在于：所述导向定位轮组(12)还装有主定位轮缓冲弹簧和侧向定位轮缓冲弹簧。

6.根据权利要求1所述带增力机构制动器的无绳提升机，其特征在于：所述定位导向装置还可由直线导轨和滑块实现。

7.根据权利要求1所述带增力机构制动器的无绳提升机，其特征在于：所述安全钳制动闸块作用于支撑钢梁总成(1)的凹形条状槽的凸条I(1b)、凸条II(1c)上或者作用于沿井道安装基础单独铺设的T形导轨上。

8.根据权利要求1所述带增力机构制动器的无绳提升机，其特征在于：通过固定在竖直井道安装基础上的供电电缆、供电轨接触或者供电轨无接触方式提供无绳提升机的直线电机初级、制动器、轿厢的电源。