CN102471021B - 抗建筑物摇摆电梯出轨检测系统及方法 - Google Patents

抗建筑物摇摆电梯出轨检测系统及方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种电梯出轨检测系统(51)，其提供了对井道(22)内诸如配重(32)或电梯轿厢(30)的可动元件(30，32)的出轨的准确检测-即使在其中安装了该电梯(20)的建筑物(24)具有很大高度且可能由于大风、地震或其它原因而经受很大程度的摇摆时。通过沿井道(22)的长度以隔开间隔(76)安装电导体(52)，例如系统(51)的传感线，电导体(52)又随建筑物(24)一起摇摆。因此，电导体与附连到井道内的诸如配重的可动元件的传感器的接触限于出轨情形而不是正常的建筑物摇摆，并且显著地减少了误脱扣。此外，通过提供安装托架(60，62，64)和具有非连续周边的感测装置(66)，相应部件(30，32)的操作和移动不受该系统(51)的阻碍。

Description

抗建筑物摇摆电梯出轨检测系统及方法
技术领域
本公开大体上涉及电梯，且更具体而言，涉及用于检测电梯内的可动元件的出轨的系统。
背景技术
在现代社会中，电梯已成为用于在多层建筑中运输人员和货物的无所不在的机器。自电梯出现以来，与仅仅是向外建设相对比，城市立即拥有了一种向上建设的选择，从而有助于现代城市高层景观和目前的城市规划模型。
今天，世界上的最高建筑的高度不断增加，一百层以上的建筑是普遍现象；摩天大厦的极限被推至一百五十层或以上。该增加的高度产生了许多新的挑战，并且放大了对电梯设计者的现有挑战。例如，在具有如此高度的建筑物中，建筑物在顶点处来回摇摆超出三英尺或以上不再罕见。因此，包括电梯在内的建筑物的机械部件中的每一个必须被建造成承受这样的横向运动。在易出现大风或地震的地区情况尤其如此，在那里建筑物摇摆可能甚至更严重。
由非常高的建筑物的摇摆产生的一项挑战是提供这样的一种机构：通过该机构，能够以最小的错误读数容易地检测到电梯轿厢、配重或其它移动部件的出轨。多年来，这样的检测系统主要由所谓的“环绳”装置组成，其中诸如线绳的电导体竖直地延伸穿过电梯的井道并保持处于一定电势。绳典型地仅安装在井道的顶部和底部处。感测环又物理地安装到井道中的可动元件，例如配重。感测环完全环绕电导体，但与电导体呈隔开关系。当安装和适当地对齐时，在配重在导轨上上下移动时，感测环不与电导体发生接触，甚至在建筑物适度水平的摇摆的情况下也是如此。然而，如果配重变得出轨，感测环将会接触电导体。由于导体保持处于一定电势，环和导体之间的接触闭合电路，引导电流从导体流入配重，该电流又被电梯的出轨检测系统所检测。
随着建筑物高度稳定地增加，以上提及的摇摆部件往往会导致出轨检测系统中的错误读数比最终用户所期望的更多。具体而言，即使当井道内的配重或可动元件被适当地安装在系统的导轨上，如果建筑物或者由于大风或者由于其它情况而遭遇明显的摇摆，上面安装有可动元件的导轨也将趋于随建筑物一起摇摆，且进而导致传感器自身摇摆。然而，电导体在井道内保持固定，在井道中，电导体仅在其顶部和底部处附连，使得当导轨和配重摇摆时，环可能会潜在地接触线或电导体，从而导致电梯出轨检测系统不恰当地启用。这不但由于电梯会停止或以其它方式变得低于完全工作(状态)而给最终用户带来不便，而且还导致在建筑物维护成本方面增加的费用。
发明内容
根据本公开的一个方面，因而提供了一种电梯出轨检测系统。该系统可包括：可动元件，该可动元件可滑动地安装在导轨上；电导体，该电导体延伸穿过井道并保持处于一定电势；多个安装托架，该多个安装托架将电导体连接到井道内的固定元件；和传感器，该传感器连接到可动元件。传感器可包括具有非连续周边的感测头，该周边部分地包围电导体且与电导体呈隔开关系。
根据本公开的另一方面，公开了一种减少电梯出轨检测系统上的误脱扣(trip)的方法，该方法包括：使电导体延伸穿过在建筑物中提供的电梯井道；将导体保持处于一定电势；在井道内连接电导体，使得当建筑物摇摆时电导体与井道基本上一致地移动；以及将传感器安装到可滑动地安装在井道内的可动元件。该传感器可包括至少部分地包围电导体且与电导体呈隔开关系的感测头。
根据本公开的另一方面，公开了一种电梯出轨检测系统，其包括：井道；导轨，该导轨在井道内延伸；配重，该配重可滑动地安装在导轨上；电导体，该电导体竖直地延伸穿过井道并保持处于一定电势；多个安装托架，该多个安装托架将电导体连接到导轨；和传感器，该传感器连接到配重，并且包括具有非连续周边的感测头，该周边基本上包围电导体且与电导体呈隔开关系。
在结合附图考虑来阅读以下公开内容之后，本公开的这些和其它方面将变得更加显而易见。
附图说明
图1是井道的示意图；
图2是安装在电梯的配重上的本公开的第一实施例的等轴视图；
图3是更详细地示出传感器和安装托架的图2的一部分的放大视图；
图4是本公开的第二实施例的等轴视图；
图5是图4的部分4的放大视图；
图6是示出建筑物中因摇摆导致的典型偏转度的曲线图；以及
图7是类似于图6的曲线图，但示出了通过本公开实现的偏转减少。
虽然本公开易出现各种修改和备选阻碍(obstruction)，但其某些示例性实施例已在附图中示出并将在下文详细描述。然而，应当理解，无意局限于所公开的特定形式，而是相反，意图是要涵盖落在本公开的精神和范围内的所有修改、备选构造和等同物。
具体实施方式
现在参照图1，以示意图方式示出了电梯系统20。将理解，图1中所示电梯20的形式仅用于示意性的目的，并且为一般电梯系统的各个部件提供背景。本公开的细节在图2-7和以下说明书中阐述。
如图1中所示，电梯系统20包括在多层建筑物24内竖直地提供的井道22。典型地，井道22将是在建筑物24的中部内提供的中空竖井，如果建筑物具有足够的尺寸且包括多个电梯，则提供多个井道。导轨26和28大致延伸井道22的长度。电梯轿厢30可以可滑动地安装在导轨26上，并且配重32可以可滑动地安装在导轨28上。虽然在图1中未详细示出，但本领域的普通技术人员将会理解，轿厢30和配重32两者将包括辊安装件34、轴承等，以用于沿导轨26和28平滑运动。辊安装件、轴承等也可以牢固方式可滑动地安装到导轨26和28，以便阻止它们的轻易出轨。
为了移动轿厢30，以及从而移动上面装载的乘客和/或货物，典型地在井道22的顶部处提供马达36。连接到马达36的是电子控制器38，电子控制器38又连接到在每一层上提供以调用电梯轿厢30的多个操作界面40、以及在每个轿厢30上提供以允许轿厢的乘客指示轿厢30的方向的操作界面42。从马达36以机械方式延伸的是传动轴44，传动轴44又连接到带轮或滑轮46。围绕滑轮46被牵引的是绳缆或带48，它们形成围绕下滑轮50的连续环路。绳缆48又连接到配重32和轿厢30。当然，这些部件的多个不同的实施例或布置对于包括多个带48以及用于电梯系统20的马达和滑轮的各种布置的典型系统是可行的。
现在参照图2，图中更详细地示出了根据本公开的电梯出轨检测系统51的第一实施例。如图所示，第一实施例包括安装在导轨28上的配重32。虽然不是必需的，但配重32通常将安装在两个导轨28上，如图所示。安装在导轨28附近的是电导体或导线52。电导体52大致延伸井道22的长度，并且固定在井道的顶部54和底部56处。电导体52保持处于一定电势，意味着其被充电并连接到电源58。电源58不需要有很高的电压，一个非限制性示例是21伏。电导体52分别由安装托架60和62固定在顶部54和底部56，安装托架60和62也将电导体52与电梯系统20的其余部分电绝缘。安装托架60和62安装到井道22内的固定元件，例如，导轨28自身、井道22内的混凝土或金属表面，等等。
除了在井道22的顶部和底部处的安装托架60和62之外，多个中间安装托架64也连接到井道22内的固定元件。类似于安装托架60和62，中间安装托架64将电导体52与电梯系统20的其余部分电绝缘。这可以通过用诸如塑料等的电绝缘材料制造安装托架60、62、64来实现。通过将中间托架64与顶部和底部安装托架60、62组合使用，当导轨28摇摆时，电导体52与导轨28基本上一致地摇摆，其重要性将在下面进一步详细描述。
参照图3，图中更详细地显示了第一实施例，以示出从可动元件延伸的传感器66，可动元件在该实施例中为配重32。可动元件当然可以是电梯轿厢30或可滑动地安装在电梯系统20内的井道中的另一个类似的可动装置。传感器66可包括固定到可动元件的基部68。从基部68的远端70延伸的是感测头或检测器72。感测头72可具有如下文进一步描述的许多形状和构造，其中图3中示出了具有大致G形构造的感测头。感测头72和安装基部68由金属或一些其它形式的导电材料制成，使得感测头72潜在地电连接到配重或如本文所述的其它可动元件。
通过提供呈G形构造或具有带开口74的非连续周边73的某些其它形式的感测头72，当配重或其它可动元件在其相应的导轨上上下移动时，感测头72可在不接触的情况下移动经过中间安装托架64。例如，在其它实施例中，感测头72可以U形、C形或具有非连续周边的任何其它形式来提供。为了有利于感测头72经过中间安装托架64的相应运动，中间安装托架64可包括倾斜或L形的远端75。
同样重要的是要指出，不论其形状如何，感测头72通常都与电导体52保持间隔开的关系。换句话讲，当电梯系统20适当安装并对齐，并且建筑物不摇摆且可动元件不出轨时，感测头72不应接触电导体52。相反，感测头72应以如下距离与电导体52间隔开并部分地包围电导体52：该距离足以避免电能经感测头72从电导体52传导以及因而传导至电梯系统20的其余部分，从而导致误脱扣或出轨的其它迹象。
基于前文所述，可以看到的是，如果建筑物24经受很大程度的摇摆，则电梯系统20的导轨26和28也将随建筑物24一起摇摆。在现有系统中，典型地将仅固定在顶部和底部处的出轨检测系统的电导体将不会随导轨26、28摇摆，且因而电导体实际上将接触感测头，以及从而在系统中产生警报或安全脱扣，表明可动元件已变得从其相应的导轨中出轨。这又将导致电梯系统20关闭或以其它方式处于低于峰值效率处，直到警报消除。然而，采用本公开，当电导体52由中间安装托架64以隔开间隔76固定到导轨或其它固定元件时，如图3所示，电导体52基本上与导轨26和28一致地移动。因此，即使建筑物确实经受如此显著的摇摆，假如可动元件仍然可滑动地安装到相应的导轨，感测头72也不会接触电导体52，且从而不会产生误脱扣。
然而重要的是，如果由于建筑物可能经受的大风、地震等而使诸如配重32的可动元件事实上确实变得从其相应的导轨出轨，即使电导体52与导轨一致地移动，配重或任何其它可动元件也将移动离开导轨一定距离，该距离足以导致感测头72与电导体52进行接触，从而闭合电路并例如通过接地故障传感器等生成所需的出轨信号。
虽然不是固定的关系，但发明人已经发现，通过提供分开大约200英尺(60.96米)的隔开间隔76，当建筑物在正常条件下摇摆时，电导体52将与导轨26和28基本上一致地移动。在其它实施例中，隔开间隔当然可以是其它距离。图6和7中提供的曲线图示出了本公开所提供的在这方面的改进。从图6开始，在具有大约370米(1214英尺)的总体高度的建筑物24中，在没有本公开的教导的情况下，当建筑物摇摆时，电导体52可能潜在地从与其相关的导轨偏移多达85mm(0.28英尺)。在正常条件下，感测头72和电导体之间的隔开关系为大约几毫米。85mm(0.28英尺)的位移当然会产生电梯出轨检测系统51的误脱扣。通过沿井道22以隔开间隔76提供中间安装托架64，电导体的移动更紧密地跟踪与其附连的导轨的移动，并且在正常建筑物摇摆条件下电导体52和导轨26、28之间的偏转可显著减小至低达6mm(0.019英尺)或以下，如图7中所图示的。
现在转到图4和5，图中示出了本公开的第二实施例。第二实施例在许多方面与第一实施例相同，但与仅包括一个电导体52不同，提供了第二电导体152。该电导体152也沿着井道22的长度延伸，并且将借助于第二组中间安装托架164以隔开间隔76连接到导轨26或28或井道22内的另一个固定元件。这种形式的冗余系统不仅用作感测出轨的第二装置，而且还允许传感器166包括呈U形、C形或与第一实施例的G形相比其它较不约束的形状的形式的感测头172。例如，如图5所示，如果一个U形感测头172设有具有在第一方向上的开口端174的非连续周边173，则另一个感测头172可设有在第二相反方向上提供的开口端174。两个相反地设置的传感器的组合基本上提供了360度左右的建筑物24运动范围的摇摆保护。
基于前文所述，可以看到的是，本公开提供了一种机构，利用该机构，即使在建筑物具有很大高度且由于大风、地震或其它原因而经历大幅摇摆或其它移动时，也能以最小的误脱扣准确地检测诸如配重或电梯轿厢的电梯系统内的可动元件的出轨。

Claims (23)

1.一种电梯出轨检测系统(51)，包括：
可动元件(30,32)，其可滑动地安装在导轨(26,28)上；
电导体(52)，其延伸经过且连接到井道(22)内的固定元件，所述电导体(52)保持处于一定电势；以及
传感器(66)，其连接到所述可动元件(30,32)，并且包括具有非连续周边(73)的第一感测头(72)，所述非连续周边(73)部分地包围所述电导体(52)且与所述电导体(52)呈隔开关系。
2.根据权利要求1所述的电梯出轨检测系统(51)，其特征在于，多个安装托架(60,62,64)将所述电导体(52)连接到所述井道(22)内的所述固定元件。
3.根据权利要求1所述的电梯出轨检测系统(51)，其特征在于，所述可动元件(30,32)为配重(32)。
4.根据权利要求1所述的电梯出轨检测系统(51)，其特征在于，所述可动元件(30,32)为电梯轿厢(30)。
5.根据权利要求1所述的电梯出轨检测系统，其特征在于，所述固定元件(22,26,28)为所述导轨(26,28)。
6.根据权利要求1所述的电梯出轨检测系统(51)，其特征在于，所述电导体(52)从所述井道(22)的顶部(54)至底部(56)竖直地延伸。
7.根据权利要求2所述的电梯出轨检测系统(51)，其特征在于，所述安装托架(60,62,64)包括至少一个中间安装托架(64)，该至少一个中间安装托架(64)设置成离顶部安装托架(60)和底部安装托架(62)一定隔开间隔，所述电导体的顶端和底端分别固定到所述顶部安装托架(60)和所述底部安装托架(62)。
8.根据权利要求7所述的电梯出轨检测系统(51)，其特征在于，所述至少一个中间安装托架包括多个沿所述井道(22)以隔开间隔(76)设置的中间安装托架(64)。
9.根据权利要求1所述的电梯出轨检测系统(51)，其特征在于，所述第一感测头(72)为U形。
10.根据权利要求1所述的电梯出轨检测系统(51)，其特征在于，具有所述非连续周边的所述第一感测头(72)包括至少三个侧面。
11.根据权利要求1所述的电梯出轨检测系统(51)，其特征在于，所述第一感测头(72)为G形。
12.根据权利要求2所述的电梯出轨检测系统(51)，其特征在于，还包括：第二导轨(28)和延伸穿过所述井道(22)并保持处于一定电势的第二电导体(152)；将所述第二电导体(152)电绝缘地连接到固定元件(22,26,28)的第二组安装托架(160,162,164)；连接到所述可动元件(30,32)且包括具有非连续周边(173)的第二感测头(172)的第二传感器(166)，所述非连续周边(173)部分地包围所述第二电导体(152)。
13.根据权利要求12所述的电梯出轨检测系统(51)，其特征在于，所述第二组安装托架(160,162,164)包括至少一个中间安装托架(164)。
14.根据权利要求12所述的电梯出轨检测系统(51)，其特征在于，所述第一感测头(72)和第二感测头(172)为U形。
15.一种减少电梯出轨检测系统(51)的误脱扣的方法，所述方法包括：
使电导体(52)延伸穿过在建筑物(24)中提供的电梯井道(22)；
将所述电导体(52)保持处于一定电势；
将所述电导体(52)连接到所述井道(22)内的固定元件，使得当所述建筑物(24)摇摆时所述电导体(52)与所述井道(22)一致地移动；以及
将传感器(66)安装到可滑动地安装在所述井道(22)内的可动元件(30,32)，所述传感器(66)包括感测头(72)，所述感测头(72)至少部分地包围所述电导体(52)且与所述电导体(52)呈隔开关系。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述安装所述传感器的步骤包括定位所述感测头(72)以在所述可动元件(30,32)从导轨(26,28)出轨时与所述电导体(52)发生接触，并且其中所述方法还包括提供与所述可动元件(30,32)相关的接地故障传感器，以在所述电导体(52)中的所述电势释放到所述可动元件(30,32)内时进行识别。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括：使第二电导体(152)延伸穿过所述井道(22)；将所述第二电导体(152)连接到延伸穿过所述井道(22)的第二固定元件；以及将第二传感器(166)安装到所述可动元件(30,32)，所述第二传感器(166)包括具有非连续周边(173)的第二感测头(172)，所述非连续周边(173)部分地包围所述第二电导体(152)。
18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述将所述电导体(52)连接到所述井道(22)内的固定元件的步骤包括将所述电导体(52)附连到顶部安装托架、底部安装托架和至少一个中间安装托架(60,62,64)。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述至少一个中间安装托架包括相对于所述电导体(52)的长度以预定隔开间隔(76)安装的多个中间安装托架(64)。
20.一种电梯出轨检测系统(51)，包括：
井道(22)；
导轨(26)，其在所述井道(22)内延伸；
配重(32)，其可滑动地安装在所述导轨(26)上；
电导体(52)，其竖直地延伸穿过所述井道(22)并保持处于一定电势；
多个安装托架(60,62,64)，其将所述电导体(52)连接到所述导轨(26,28)；以及
传感器(66)，其连接到所述配重(32)，并且包括具有非连续周边(73)的感测头(72)，所述非连续周边(73)包围所述电导体(52)且与所述电导体(52)呈隔开关系。
21.根据权利要求20所述的电梯出轨检测系统(51)，其特征在于，所述安装托架(60,62,64)包括顶部安装托架(60)、底部安装托架(62)、以及多个中间安装托架(64)。
22.根据权利要求21所述的电梯出轨检测系统(51)，其特征在于，所述中间安装托架(64)沿所述电导体(52)以隔开间隔(76)安装。
23.根据权利要求20所述的电梯出轨检测系统(51)，其特征在于，还包括：第二导轨(28)和延伸穿过所述井道(22)并保持处于一定电势的第二电导体(152)；将所述第二电导体(152)电绝缘地连接到固定元件(22,26,28)的第二组安装托架(160,162,164)；连接到所述配重(32)且包括具有非连续周边(173)的第二感测头(172)的第二传感器(166)，所述非连续周边(173)部分地包围所述第二电导体(152)。
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