CN104528493B - 复合阻尼力的安全电梯系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合阻尼力的安全电梯系统，包括电梯厢体和缓冲总成，缓冲总成包括缓冲组件和可与缓冲组件正、反向接合并形成阻尼的磁流变阻尼组件；本发明在电梯箱体非正常下落缓冲后期可变正向阻尼介入，结合前期的弹性缓冲，适用于高速电梯使用，具有随时动态应用的效果，使得电梯厢体触底前以及接触缓冲组件的瞬间的舒适性和可靠性得到有效提高；同时，在轿厢触底缓冲结束前还原阻尼组件接合起到限制回弹的速度的作用，保证平缓的回弹，并根据电梯厢体下落的参数调整磁流变液的参数，如下落速度大则会导致更大的回弹力，则磁流变液通电电流加大变稠，以增大还原阻尼力，同时，在还原阻尼过程中还可调整磁流变液粘度，保证回弹得舒缓。

Description

复合阻尼力的安全电梯系统

技术领域

本发明涉及一种特种设备安全系统，特种涉及一种厢式电梯触底的安全系统。

背景技术

厢式电梯是一种解决垂直运输的交通工具，与人们的日常生活紧密联系；现有的厢式电梯主要由曳引机、控制柜、轿厢、导轨等构成，实现较为迅速的上行和下行；为了实现上行和下行并安装相关设备，在建筑物或其他使用厢式电梯的地方会建设电梯井道，以实现顺利运行。

厢式电梯的上行和下行一般通过机械力牵引实现，结构较为复杂，由于使用环境、周期以及设备老化、质量等问题，均会造成电梯轿厢无约束或者有限约束的情况下下坠，具有较为严重的安全问题。现有技术中，为了解决由轿厢刚性触底(直接降到井道底部)对乘坐者造成严重的危险，在井道底部设置缓冲装置；对于高速电梯缓冲装置为液压缓冲，对于低速电梯则一般采用缓冲弹簧的结构，而这么考虑主要是弹簧的弹性系数、行程与轿厢之间的关系，如果弹力过大，则会进行较大的反弹力，造成更大的伤害，因此，高速电梯则不能采用弹性系数较大的弹簧；而实际上，对于高速电梯，由于速度较快，并且加上重力作用，液压缓冲的缓冲有较为缓慢，依然会产生较为严重的刚性碰撞，从而造成事故；同时，对于较高速度以及载重较大的电梯来说，使用弹性系数较大的弹簧则使弹簧负载过大，并且不具有随时调整的特性，没能根据电梯厢体的下落具有适应性，因此无法根据下落的情况进行缓冲。

因此，需要对现有的电梯缓冲构造进行改进，适于所有厢式电梯使用，在电梯厢体发生非正常触底时的缓冲过程中阻尼力适应性递进增大，且增大的阻尼力后期参与，实现下行缓冲的平顺性和具有足够的递进的阻尼力，因此与现有技术相比可增加缓冲行程和减小弹簧的弹性系数，提升电梯的安全性能，且整个过程能够保证平缓的、逐渐的压缩缓冲和回位，避免因为缓冲弹簧的弹性系数过大或者压缩行程过长而导致的二次反弹造成的安全事故。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的提供一种复合阻尼力的安全电梯系统，适于所有厢式电梯使用，在电梯厢体发生非正常触底时的缓冲过程中阻尼力适应性递进增大，且增大的阻尼力后期参与，实现下行缓冲的平顺性和具有足够的递进的阻尼力，因此与现有技术相比可增加缓冲行程和减小弹簧的弹性系数，提升电梯的安全性能，且整个过程能够保证平缓的、逐渐的压缩缓冲和回位，避免因为缓冲弹簧的弹性系数过大或者压缩行程过长而导致的二次反弹造成的安全事故。

本发明的复合阻尼力的安全电梯系统，包括电梯厢体和缓冲总成，所述缓冲总成包括缓冲组件和磁流变阻尼组件；

所述缓冲组件固定设置于电梯井底部用于防止电梯厢体刚性触底；

所述磁流变阻尼组件包括磁流变阻尼体和控制系统；

所述控制系统包括：

电磁线圈，用于为磁流变阻尼体提供电磁场；

电源单元，用于为电磁线圈提供电源；

下落参数检测单元，用于检测电梯厢体的下落参数；

中央处理单元，用于接收下落参数检测单元的数据信号并根据该信号向电源单元发出提供电源命令。

磁流变阻尼体包括缸体、阻尼活塞和与阻尼活塞固定连接的活塞杆，所述缸体内为磁流变液，所述电磁线圈位于缸体周围，阻尼活塞上开有阻尼孔，所述活塞杆在缓冲组件被电梯厢体压缩过程中与缓冲组件正向接合，由阻尼活塞对缓冲组件形成正向阻尼，且活塞杆与缓冲组件反向接合使得缓冲组件被电梯厢体压缩后至回弹行程之间，由阻尼活塞对缓冲组件形成还原阻尼。

进一步，所述缓冲组件包括设置于基础上的缓冲弹簧和支撑于缓冲弹簧顶部的缓冲板，所述缓冲板正对电梯厢体底部；所述活塞杆在缓冲弹簧通过缓冲板被电梯厢体压缩过程中与缓冲板正向接合，由阻尼活塞对缓冲板形成阻尼；

进一步，与活塞杆相对在所述缓冲板上设有导向套和用于与活塞杆接合的还原阻尼力接合件，所述导向套以可轴向导向的方式外套于活塞杆，所述还原阻尼力接合件在缓冲弹簧被电梯厢体压缩至回弹行程之间与活塞杆反向接合，所述活塞常态接近缸体底部；

进一步，还原阻尼力接合件为以可沿活塞杆径向摆动的方式铰接于缓冲板上的接合杆，接合杆下端设有向内延伸的接合凸台，所述活塞杆上开有用于在接合杆下行后与接合凸台形成搭扣的接合凹槽；所述导向套上设有至少可用于径向通过接合凸台的通槽；

进一步，接合杆通过重力垂直向下，接合凸台向内延伸入导向套并延伸距离使接合凸台内端部能够伸入接合凹槽；所述导向套上用于通过接合凸台的通槽在导向套的切向对接合凸台形成限位。

进一步，所述接合凸台下端面为由外向内向上倾斜的斜面，所述活塞杆顶端为锥台结构；

进一步，所述接合凹槽为环绕活塞杆的环形槽；

进一步，所述接合凹槽的下边沿低于缓冲弹簧极限压缩时接合凸台的轴向位置；

进一步，所述导向套通过一基座一体成形设置于缓冲板，所述基座具有位于导向套内与活塞杆顶端接触接合的接触端面；

进一步，所述缓冲板上表面、活塞杆上端面以及基座下表面均设置缓冲层；

进一步，所述下落参数检测单元包括：

下落速度检测传感器，用于检测电梯厢体下落速度参数；

电梯箱体重力参数传感器，用于检测电梯箱体的实时载重重量参数；

下落接触压力检测传感器，用于检测电梯厢体下落并与缓冲组件接触时对缓冲组件产生的压力参数；

进一步，下落速度检测传感器为霍尔组件，包括设置于电梯井内的霍尔元件和设置于电梯厢体的磁钢；

电梯箱体重力参数传感器设置于电梯厢体底部。

本发明的有益效果：本发明的复合阻尼力的安全电梯系统，采用缓冲组件与磁流变阻尼组件相结合的结构，磁流变阻尼组件包括两种功能，即且磁流变阻尼组件在缓冲组件压缩过程中介入正向阻尼，形成递进的正向缓冲阻尼方式，并根据电梯厢体下落的参数调整磁流变液的参数，如下落速度大则磁流变液通电电流加大变稠，以增大阻尼力，并且在电梯厢体触底缓冲过程中阻尼力逐渐增大，且增大过程与普通弹簧相比迅速而平缓，最后阶段形成正向缓冲阻尼，实现下行缓冲的平顺性和具有足够的可变的阻尼力，因此与现有技术相比可增加缓冲行程和递进式渐变的阻尼过程，方案中可采用弹性系数较小的弹簧，后期的可变阻尼介入结合前期的弹性缓冲，适用于高速电梯使用，具有随时动态应用的效果，使得电梯厢体触底前以及接触缓冲组件的瞬间的舒适性和可靠性得到有效提高，提升电梯的安全性能；

同时，在轿厢触底缓冲结束前还原阻尼组件接合起到限制回弹的速度的作用，保证平缓的回弹，并根据电梯厢体下落的参数调整磁流变液的参数，如下落速度大则会导致更大的回弹力，则磁流变液通电电流加大变稠，以增大还原阻尼力，同时，在还原阻尼过程中还可调整磁流变液粘度，保证回弹得舒缓；本发明利用缓冲组件实现下行缓冲，由于磁流变阻尼组件的存在，还可增大缓冲组件的缓冲行程和弹性系数，因而可以更缓和的实现缓冲，缓冲后利用还原阻尼避免快速回弹，保证最终的缓冲效果；因此，该结构适于所有厢式电梯使用，在电梯事故触底时，能够保证平缓的、逐渐的压缩缓冲和回位，避免因为缓冲弹簧的弹性系数过大或者压缩行程过长而导致的二次反弹造成的安全事故。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，如图所示：本实施例的复合阻尼力的安全电梯系统，包括电梯厢体和缓冲总成，所述缓冲总成包括缓冲组件和磁流变阻尼组件；

所述缓冲组件固定设置于电梯井底部用于防止电梯厢体刚性触底；

所述磁流变阻尼组件包括磁流变阻尼体和控制系统；

所述控制系统包括：

电磁线圈19，用于为磁流变阻尼体提供电磁场；

电源单元16，用于为电磁线圈提供电源；

下落参数检测单元，用于检测电梯厢体的下落参数；

中央处理单元17，用于接收下落参数检测单元的数据信号并根据该信号向电源单元发出提供电源命令；

磁流变阻尼体包括缸体9、阻尼活塞10和与阻尼活塞10固定连接的活塞杆12，所述缸体9内为磁流变液，所述电磁线圈19位于缸体9周围，阻尼活塞10上开有阻尼孔，所述活塞杆在缓冲组件被电梯厢体压缩过程中与缓冲组件正向接合，由阻尼活塞对缓冲组件形成正向阻尼，且在形成正向阻尼的同时或前，活塞杆10与缓冲组件反向接合使得缓冲组件被电梯厢体1压缩后至回弹行程之间，由阻尼活塞10对缓冲组件形成还原阻尼；

该过程中，如图所示，阻尼活塞10上具有阻尼孔(根据需要设定大小和数量)，缸体内充满磁流变液，活塞在外力作用下运动时，磁流变液仅通过阻尼孔通过，粘度决定阻尼力而形成阻尼；如图所示，缸体9埋在基础8之中，电磁线圈18位于基础内并与基础8通过隔离板隔离，缸体9上部通过缸盖11密封，缸盖11通过埋在基础8上的地脚螺栓7密封连接于缸体9，缸盖11上一体形成用于对活塞杆导向的轴套12；采用缓冲组件与磁流变阻尼组件相结合的结构，在电梯厢体触底缓冲过程中磁流变阻尼组件正向接合起到递进式正向缓冲阻尼的作用，该结构可增大缓冲组件的缓冲行程和减小弹簧弹性系数，可以更缓和的实现全程缓冲；该结构适于所有厢式电梯使用，在电梯事故触底时，能够保证平缓的、逐渐递进的压缩缓冲。

对于磁流变液，电梯箱体1在下落过程中根据不同高度以及载重会具有不同的速度以及惯性，因而对于缓冲装置来说，需要提供不同的缓冲力和正向阻尼力；本发明中，利用下落参数检测单元检测到的重力、速度以及对缓冲装置产生的压力参数，通过中央处理单元15调整电磁线圈18的通电强度，以调整磁场强度，从而达到调整磁流变液机械、物理性质的目的，以改变正向阻尼力；当重力、速度以及对缓冲装置产生的压力参数偏大时，为了防止快速下降并避免刚性触底，则增大通电强度，磁流变液整体变稠，阻尼力增加；反之亦然；中央处理单元根据多大的重力、速度以及对缓冲装置产生的压力参数所采用多大通电强度则属于现有的通过实验即可确定的控制方法，在此不再赘述。

同时，形成正向阻尼前或同时，活塞杆10与缓冲组件反向接合使得缓冲组件被电梯厢体1压缩后至回弹行程之间，由阻尼活塞10对缓冲组件形成还原阻尼(反向阻尼)；还原阻尼指的是在被压缩后的还原变形时形成阻尼；活塞杆12与缓冲组件接合的方式可采用机械式自动锁扣、电磁接合等等方式，当然，电磁接合需要对数据进行采集并进行自动控制，在此不再赘述；

正向接合指的是下落过程中向下接合，形成向上的阻尼力，防止快速下落；反之，则为反向接合，形成向下的阻尼力；缸体和阻尼活塞及活塞杆组成的结构具有双向阻尼效果，且实现双向阻尼则是使活塞位于缸体中部，属于现有技术的结构，在此不再赘述。

本实施例中，所述缓冲组件包括设置于基础上的缓冲弹簧3和支撑于缓冲弹簧顶部的缓冲板15，所述缓冲板15正对电梯厢体底部；；所述活塞杆12在缓冲弹簧3通过缓冲板15被电梯厢体1压缩过程中与缓冲板15正向接合，由阻尼活塞10对缓冲板形成阻尼；基础8指的是为缓冲组件的安装施工的基础；如图所示，在基础上还设有用于安装缓冲弹簧3的弹簧座6，可用于调节弹簧3的最大压缩行程和极限压缩位置；缓冲弹簧3的数量可根据需要进行安装，一般为三个以上沿圆周方向均布设置；缓冲板15与缓冲弹簧3顶部可采用导向柱安装配合并进行焊接，避免缓冲或反弹时发生脱离。

本实施例中，所述导向套4通过一基座22一体成形设置于缓冲板15，所述基座22具有位于导向套4内与活塞杆12顶端接触接合的接触端面；；如图所示，结构上基座22位于导向套4内，采用基座结构可根据需要设定基座高度，从而调整接合行程(接触端面与活塞杆在常态下的设定间距)，并增大接合后的承力能力。

本实施例中，所述缓冲板15上表面、活塞杆12上端面以及基座22下表面均设置缓冲层；该缓冲层能够防止直接的刚性接触，从而保证安全性和柔顺性。

本实施例中，所述缓冲弹簧3为变节距弹簧；在电梯厢体1触底缓冲过程中阻尼力逐渐增大，且增大过程与普通弹簧相比迅速而平缓，实现下行缓冲的平顺性和具有足够的阻尼力，因此与现有技术相比可增加缓冲行程和渐变的弹性系数，可形成自动调整弹簧力这一关键性能参数的技术方案，可适用于高速电梯使用，具有随时动态应用的效果，结合与缓冲弹簧相对递进的阻尼结构，使得电梯厢体1触底前以及接触缓冲组件的瞬间的舒适性和可靠性得到有效提高，提升电梯的安全性能。

本实施例中，所述缓冲弹簧3的节距由下向上逐渐变大；可在电梯厢体1接触的瞬间即能立刻柔顺缓冲，并逐渐增加弹性系数。

本实施例中，与活塞杆12相对在所述缓冲板15上设有导向套4和用于与活塞杆12接合的还原阻尼力接合件14，所述导向套4以可轴向导向的方式外套于活塞杆12，所述还原阻尼力接合件在缓冲弹簧3被电梯厢体1压缩至回弹行程之间与活塞杆12反向接合，所述活塞10常态接近缸体9底部；该结构可保证缓冲板15在缓冲弹簧3在被压缩后稳定下行，并保证还原阻尼力接合件14与活塞杆12对正接合。

本实施例中，还原阻尼力接合件14为以可沿活塞杆12径向摆动的方式铰接于缓冲板15上的接合杆，接合杆下端设有向内延伸的接合凸台13，所述活塞杆12上开有用于在接合杆下行后与接合凸台13形成搭扣的接合凹槽5；所述导向套4上设有至少可用于径向通过接合凸台13的通槽2；缓冲板在电梯轿厢下落的作用下克服缓冲弹簧3的弹力压缩弹簧，在电梯轿厢1下落到设定位置时接合凸台13嵌入接合凹槽5形成反向，此时，同时形成正向接合或者还未形成正向接合；活塞杆12与接合凸台13接触的位置具有倾斜，以产生径向向外的分力，使接合杆向外后在接合凸台处恢复原位并使接合凸台嵌入接合凹槽；该设定距离一般接近于缓冲弹簧的极限压缩位置，以充分发挥弹簧的缓冲，延长压缩行程。

本实施例中，接合杆通过重力垂直向下，接合凸台13向内延伸入导向套并延伸距离使接合凸台13内端部能够伸入接合凹槽5；所述导向套4上用于通过接合凸台的通槽在导向套4的切向对接合凸台形成限位，导向套4的切向指的是沿圆周方向的切线方向；结构简单且安装方便，并保证接合凸台13与接合凹槽5之间的接合与分离，避免发生偏差，特别是在接合后的还原阻尼过程，防止脱开从而避免失去阻尼力。

本实施例中，所述接合凸台13下端面为由外向内向上倾斜的斜面，所述活塞杆12顶端为锥台结构；锥台结构和斜面相结合的结构能够保证在接触的瞬间产生径向向外的分力，避免发生干扰，从而使得接合过程顺畅。

本实施例中，所述接合凹槽5为环绕活塞杆的环形槽；加工简单且容易接合，避免因为活塞杆12的转动导致的接合位置不对应。

本实施例中，所述接合凹槽5的下边沿低于缓冲弹簧3极限压缩时接合凸台13的轴向位置，避免接合凸台13在下行过程中超过接合凹槽5，防止没有必要的刚性接触，从而避免发生部件的损坏。

本实施例中，所述下落参数检测单元包括：

下落速度检测传感器18，用于检测电梯厢体下落速度参数；设置于电梯井，可采用霍尔元件测速等现有的速度传感器，在此不再赘述；

电梯箱体重力参数传感器21，用于检测电梯箱体的实时载重重量参数。可设置于电梯厢体底部或者其他承力部件；

本实施例还包括下落接触压力检测传感器19，用于检测电梯厢体1下落并与缓冲组件接触时对缓冲组件产生的压力参数；下落接触压力检测传感器17设置于电梯箱体非正常下落时接触的部件，比如本实施例的缓冲板上表面；

通过上述电梯厢体下落速度参数和实时载重重量参数即可获得缓冲惯性的需要，根据该需要调整电流的大小,而该调整在电梯下落过程中即可进行，根据下落速度、整体重量获得实时的惯性参数，从而实时调整磁流变液的粘度，而具有针对性的形成正向阻尼；实际使用时，电梯厢体下落并与缓冲组件接触(正向接合)时对缓冲组件产生的压力参数具有及时准确的效果，可准确的获得实际的冲击力，从而对上述两个参数获得的惯性参数达到修正的目的，应以压力参数和获得的惯性力大者为准；由于具有实时的检测，在下落过程中使得正向阻尼力具有针对性的增加或调整，压力参数修正后也不至于具有突变的变化和冲击力；上述获得的惯性参数并根据惯性参数调整磁流变液粘度，通过简单的计算以及现有技术的程序即可实现，在此不再赘述。

同时，根据电梯厢体下落速度参数和实时载重重量参数以及正向阻尼后的弹力参数，同正向阻尼力相类似的，中央处理单元根据上述参数提前获得惯性数据而提前调整电流的大小,而该调整在电梯下落过程中即可进行，根据下落速度、整体重量获得实时的惯性参数，从而获得有可能形成的最大回弹力范围，实时调整磁流变液的粘度，而具有针对性的形成还原阻尼；当然，压力参数具有及时准确的效果，可准确的获得实际的冲击力；由于具有实时的检测，在缓冲极限后的回弹过程中使得还原阻尼力具有针对性的增加或调整；同样，还原阻尼力的获得同样是获得的惯性参数并根据惯性参数调整磁流变液粘度，通过简单的计算以及现有技术的程序即可实现，在此不再赘述。

本实施例中，下落速度检测传感器18为霍尔组件，包括设置于电梯井内的霍尔元件和设置于电梯厢体1的磁钢；当然也可以是现有的任何能够测得速度的传感器。

电梯箱体重力参数传感器21设置于电梯厢体1底部，可采用现有的能够进行称重的任何检测传感器。

本发明中，正向接合和反相接合的时机通过现有技术的实验手段以及计算手段即可实现设定，在此不再赘述。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种复合阻尼力的安全电梯系统，其特征在于：包括电梯厢体和缓冲总成，所述缓冲总成包括缓冲组件和磁流变阻尼组件；

所述缓冲组件固定设置于电梯井底部用于防止电梯厢体刚性触底；

所述磁流变阻尼组件包括磁流变阻尼体和控制系统；

所述控制系统包括：

电磁线圈，用于为磁流变阻尼体提供电磁场；

电源单元，用于为电磁线圈提供电源；

下落参数检测单元，用于检测电梯厢体的下落参数；

中央处理单元，用于接收下落参数检测单元的数据信号并根据该信号向电源单元发出提供电源命令；

磁流变阻尼体包括缸体、阻尼活塞和与阻尼活塞固定连接的活塞杆，所述缸体内为磁流变液，所述电磁线圈位于缸体周围，阻尼活塞上开有阻尼孔，所述活塞杆在缓冲组件被电梯厢体压缩过程中与缓冲组件正向接合，由阻尼活塞对缓冲组件形成正向阻尼，且活塞杆与缓冲组件反向接合使得缓冲组件被电梯厢体压缩后至回弹行程之间，由阻尼活塞对缓冲组件形成还原阻尼；

所述缓冲组件包括设置于基础上的缓冲弹簧和支撑于缓冲弹簧顶部的缓冲板，所述缓冲板正对电梯厢体底部；所述活塞杆在缓冲弹簧通过缓冲板被电梯厢体压缩过程中与缓冲板正向接合，由阻尼活塞对缓冲板形成阻尼；与活塞杆相对在所述缓冲板上设有导向套和用于与活塞杆接合的还原阻尼力接合件，所述导向套以可轴向导向的方式外套于活塞杆，所述还原阻尼力接合件在缓冲弹簧被电梯厢体压缩至回弹行程之间与活塞杆反向接合，所述活塞常态接近缸体底部。

2.根据权利要求1所述的复合阻尼力的安全电梯系统，其特征在于：还原阻尼力接合件为以可沿活塞杆径向摆动的方式铰接于缓冲板上的接合杆，接合杆下端设有向内延伸的接合凸台，所述活塞杆上开有用于在接合杆下行后与接合凸台形成搭扣的接合凹槽；所述导向套上设有至少可用于径向通过接合凸台的通槽。

3.根据权利要求2所述的复合阻尼力的安全电梯系统，其特征在于：接合杆通过重力垂直向下，接合凸台向内延伸入导向套并延伸距离使接合凸台内端部能够伸入接合凹槽；所述导向套上用于通过接合凸台的通槽在导向套的切向对接合凸台形成限位。

4.根据权利要求2所述的复合阻尼力的安全电梯系统，其特征在于：所述接合凸台下端面为由外向内向上倾斜的斜面，所述活塞杆顶端为锥台结构；所述接合凹槽为环绕活塞杆的环形槽，且所述接合凹槽的下边沿低于缓冲弹簧极限压缩时接合凸台的轴向位置。

5.根据权利要求1所述的复合阻尼力的安全电梯系统，其特征在于：所述导向套通过一基座一体成形设置于缓冲板，所述基座具有位于导向套内与活塞杆顶端接触接合的接触端面。

6.根据权利要求2所述的复合阻尼力的安全电梯系统，其特征在于：所述缓冲板上表面、活塞杆上端面以及基座下表面均设置缓冲层。

7.根据权利要求1所述的复合阻尼力的安全电梯系统，其特征在于：所述下落参数检测单元包括：

下落速度检测传感器，用于检测电梯厢体下落速度参数；

电梯箱体重力参数传感器，用于检测电梯箱体的实时载重重量参数；

下落接触压力检测传感器，用于检测电梯厢体下落并与缓冲组件接触时对缓冲组件产生的压力参数。

8.根据权利要求7所述的复合阻尼力的安全电梯系统，其特征在于：下落速度检测传感器为霍尔组件，包括设置于电梯井内的霍尔元件和设置于电梯厢体的磁钢；

电梯箱体重力参数传感器设置于电梯厢体底部。