CN105752797B - 一种利用固体剪切吸能的电梯坠落缓冲救生装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用固体剪切吸能的电梯坠落缓冲救生装置及方法，该电梯坠落缓冲救生装置安装在电梯的基坑内，包括剪切框架，设置在剪切框架内壁周圈的剪切棒或剪切片，所述剪切棒或剪切片沿其长度方向设置有圆弧过渡剪切面；柔性缓冲容器通过刚性框架安装在最上层所述的剪切棒或剪切片上；本发明还公开了该救生装置的救生方法，本发明不依靠任何控制装置，完全由预先设计的固体剪切棒或剪切片发生剪切变形时吸收能量来实现电梯坠落时的缓冲作用。

Description

一种利用固体剪切吸能的电梯坠落缓冲救生装置及方法
技术领域
本发明涉及固体剪切吸能和电梯坠落缓冲救生技术领域，具体涉及一种利用固体剪切吸能的电梯坠落缓冲救生装置及方法。
背景技术
数据显示，近十年以来，我国电梯数量迅猛增长，截至2015年底，全国电梯总量超过400万台。但是，我国电梯高负荷、大运量、长周期使用普遍存在，老旧电梯数量激增。尤其随着时间的推移，近十几年新增的电梯将逐渐步入老旧行列。
近年来，电梯故障和事故时有发生。据国家质检总局统计，仅2015年我国共发生电梯事故58起，死亡46人，虽然此数据较2014年有所下降，但电梯安全问题仍不容小觑。
目前电梯所用的超速保护装置主要有限速器和安全钳。限速器是速度反应和操作安全钳的装置，当轿厢运行速度达到限定值(一般是电梯额定速度的115％)，能发出电信号并产生机械动作，以引起安全钳的制动动作。虽然电梯安全规程规定，安全钳必须由限速器来操纵，禁止使用由电气、液压或气压装置来操作安全钳。但限速器仍然是由电信号控制的，随着电梯的使用和老化，限速器能否正常动作对安全钳的制动起着至关重要的作用。
当电梯由于牵引力不足、控制失灵或制动失灵发生轿厢蹲底时，缓冲器将吸收轿厢的动能，提供最后的保护，以保证人员和电梯结构的安全。目前所用的缓冲器分为弹簧缓冲器和液压缓冲器，其中弹簧缓冲器是蓄能型缓冲器，弹簧压缩到极限位置后又会反弹，对人体造成二次伤害；而液压缓冲器是耗能型缓冲器，受到冲击后无回弹作用，但液压系统受温度等其他因素影响较大，需要定时检修以保证缓冲器的正常使用。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用固体剪切吸能的电梯坠落缓冲救生装置及方法，不依靠任何控制装置，完全由预先设计的固体剪切棒或剪切片发生剪切变形时吸收能量来实现电梯坠落时的缓冲作用。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用固体剪切吸能的电梯坠落缓冲救生装置，所述电梯坠落缓冲救生装置安装在电梯的基坑内，包括剪切框架1，设置在剪切框架1内壁周圈的剪切棒或剪切片2，所述剪切棒或剪切片2沿其长度方向设置有圆弧过渡剪切面；柔性缓冲容器3通过刚性框架安装在最上层所述的剪切棒或剪切片2上。
所述剪切框架1的厚度薄，所述剪切棒或剪切片2为单层，使用时，将多个带有剪切棒或剪切片2的剪切框架1叠加安装；或所述剪切框架1的厚度根据电梯基坑的深度设计，所述剪切棒或剪切片2为多层，使用时，采用一个带有剪切棒或剪切片2的剪切框架1。
所述剪切棒或剪切片2通过螺纹连接的方式与剪切框架1相连或所述剪切棒或剪切片2与剪切框架1为一体化加工而成。
当所述剪切棒或剪切片2通过螺纹连接的方式与剪切框架1相连时，所述剪切框架1的材料采用Q235钢，所述剪切棒或剪切片2的材料采用聚酰胺-610；当所述剪切棒或剪切片2与剪切框架1为一体化加工而成时，所述剪切棒或剪切片2与剪切框架1的材料均采用聚酰胺-610。
所述柔性缓冲容器3的形状为漏斗形或抛物面形。
所述柔性缓冲容器3的材料为密度低、强度高、韧性好、耐高温、易于加工和成型的凯夫拉。
上述所述的利用固体剪切吸能的电梯坠落缓冲救生装置的救生方法，当电梯控制设备失灵，安全钳无法制动导致超速坠落时，电梯轿厢高速坠落到缓冲救生装置的剪切棒或剪切片2上时，由于剪切棒或剪切片2的圆弧过渡剪切面设计，在受到冲击时，会在圆弧过渡剪切面处发生剪切变形，通过剪切棒或剪切片2的剪切变形实现对冲击能量的吸收；剪切棒或剪切片2从上到下依次被剪断，同时电梯坠落时的冲击动能也逐步减小，直至降为零，从而防止了电梯高速坠落到坑底时对人体造成的伤害；同时，若乘客失足掉入电梯井内，将会坠落到柔性缓冲容器3内，避免乘客跌落时的硬着陆。
和现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明所涉及缓冲救生装置，能够做到不依靠任何电气化控制设备，当电梯发生坠落时，通过剪切棒或剪切片2的剪切变形实现吸收电梯坠落的冲击动能的作用，该缓冲救生装置制造成本低，结构简单，可根据电梯坑底的实际状况进行相应的设计，同时单层的剪切框架的设计使得该缓冲救生装置的安装简单，当装置起作用后，易于更换新的剪切框架1和剪切棒或剪切片2。另一方面，对于乘客及电梯维护工作人员等失足坠入电梯井中的状况，柔性缓冲器3可以起到很好的支撑作用，同时该缓冲救生装置上层的部分剪切棒或剪切片2会被剪断，以吸收人坠落时的冲击动能，很好的避免了现有弹性缓冲器或液压缓冲器的使用过程中，乘客失足坠落时硬着陆所受到的伤害。
附图说明
图1为本发明带抛物面形状的柔性缓冲容器的缓冲救生装置示意图。
图2为剪切棒或剪切片的剖面示意图。
图3为实施例一及实施例二中的单层缓冲装置示意图。
图4为实施例三中的整体式缓冲装置示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
首先，对本发明的原理进行如下说明：
本发明利用固体剪切变形吸收能量的性质，通过设计计算剪切棒或剪切片的粗细、长度等尺寸参数，并结合材料性质参数，使得当电梯控制设备失灵，安全钳无法制动导致超速坠落时，通过剪切棒或剪切片的剪切变形实现对冲击能量的吸收。剪切或剪切片分层排布，其疏密程度以及粗细等尺寸参数均可根据电梯实际高度及载重量进行相应的调节。当电梯坠落时，剪切棒或剪切片上到下依次被剪断，同时电梯坠落时的冲击动能也逐步减小，从而防止了电梯高速坠落到坑底时对人体造成的伤害。
一般情况下，剪切棒或剪切片发生剪切变形时的剪切力，可由以下公式计算：
F＝KAτ0
式中，K为修正安全系数，一般情况下，K取1.3；A为剪切面积，单位为mm；τ0是材料的抗剪强度，单位为MPa。
对于从一定高度失控坠落的电梯，其到达底层的速度是一定的，根据冲量定理可知：
mV＝Ft
式中，m为电梯轿厢连同乘客的质量；V为电梯到达底层时的速度；F为冲击力；t为缓冲时间。
为保证电梯轿厢内乘客的安全，应保证尽量延长缓冲作用时间，从而减小剪切时的冲击力，以保证缓冲时的过载能够在人的承受范围之内。
如图1和图2所示，本发明一种利用固体剪切吸能的电梯坠落缓冲救生装置，所述电梯坠落缓冲救生装置安装在电梯的基坑内，包括剪切框架1，设置在剪切框架1内壁周圈的剪切棒或剪切片2，所述剪切棒或剪切片2沿其长度方向设置有圆弧过渡剪切面；柔性缓冲容器3通过刚性框架安装在最上层所述的剪切棒或剪切片2上。
实施例一：
如图3所示，所用剪切框架1为1500mm*1500mm，Q235钢焊接而成，也可直接铸成，剪切棒或剪切片2采用聚酰胺(尼龙)-610，通过螺纹连接的方式与剪切框架1相连。剪切框架1采用单层的形式，使用时根据电梯基坑的深度，只需将多层依次安装即可，便于维护和电梯的检修。
实施例二：
如图3所示，所用剪切框架1与剪切棒或剪切片2加工成一个整体，材料均采用聚酰胺(尼龙)-610。整个缓冲救生装置仍采用单层的形式，使用时根据电梯基坑的深度，只需将多层依次安装即可，便于维护和电梯的检修。
实施例三：
如图4所示，所用剪切框架1为1500mm*1500mm*1600mm，Q235钢焊接而成，也可直接铸成，剪切棒或剪切片2采用聚酰胺(尼龙)-610，通过螺纹连接的方式与剪切框架1相连。剪切框架1采用整体的形式，使用时根据电梯基坑的深度，在制造时调整整体框架的高度，该方式的缺点是只能整体拆装。
作为本发明的优选实施方式，所述柔性缓冲容器3的形状为漏斗形或抛物面形。
作为本发明的优选实施方式，所述柔性缓冲容器3的材料为密度低、强度高、韧性好、耐高温、易于加工和成型的凯夫拉。
上述所述的利用固体剪切吸能的电梯坠落缓冲救生装置的救生方法，当电梯控制设备失灵，安全钳无法制动导致超速坠落时，电梯轿厢高速坠落到缓冲救生装置的剪切棒或剪切片2上时，由于剪切棒或剪切片2的圆弧过渡剪切面设计，在受到冲击时，会在圆弧过渡剪切面处发生剪切变形，通过剪切棒或剪切片2的剪切变形实现对冲击能量的吸收；剪切棒或剪切片2从上到下依次被剪断，同时电梯坠落时的冲击动能也逐步减小，直至降为零，从而防止了电梯高速坠落到坑底时对人体造成的伤害；同时，若乘客失足掉入电梯井内，将会坠落到柔性缓冲容器3内，避免乘客跌落时的硬着陆。

Claims (5)

1.一种利用固体剪切吸能的电梯坠落缓冲救生装置，其特征在于：所述电梯坠落缓冲救生装置安装在电梯的基坑内，包括剪切框架(1)，设置在剪切框架(1)内壁周圈的剪切棒或剪切片(2)，所述剪切棒或剪切片(2)沿其长度方向设置有圆弧过渡剪切面；柔性缓冲容器(3)通过刚性框架安装在最上层所述的剪切棒或剪切片(2)上；所述剪切棒或剪切片(2)为单层，使用时，将多个带有剪切棒或剪切片(2)的剪切框架(1)叠加安装；或所述剪切框架(1)的厚度根据电梯基坑的深度设计，所述剪切棒或剪切片(2)为多层，使用时，采用一个带有剪切棒或剪切片(2)的剪切框架(1)；所述剪切棒或剪切片(2)通过螺纹连接的方式与剪切框架(1)相连或所述剪切棒或剪切片(2)与剪切框架(1)为一体化加工而成。
2.根据权利要求1所述的利用固体剪切吸能的电梯坠落缓冲救生装置，其特征在于：当所述剪切棒或剪切片(2)通过螺纹连接的方式与剪切框架(1)相连时，所述剪切框架(1)的材料采用Q235钢，所述剪切棒或剪切片(2)的材料采用聚酰胺-610；当所述剪切棒或剪切片(2)与剪切框架(1)为一体化加工而成时，所述剪切棒或剪切片(2)与剪切框架(1)的材料均采用聚酰胺-610。
3.根据权利要求1所述的利用固体剪切吸能的电梯坠落缓冲救生装置，其特征在于：所述柔性缓冲容器(3)的形状为漏斗形或抛物面形。
4.根据权利要求1所述的利用固体剪切吸能的电梯坠落缓冲救生装置，其特征在于：所述柔性缓冲容器(3)的材料为凯夫拉。
5.权利要求1至4任一项所述的利用固体剪切吸能的电梯坠落缓冲救生装置的救生方法，其特征在于：当电梯控制设备失灵，安全钳无法制动导致超速坠落时，电梯轿厢高速坠落到缓冲救生装置的剪切棒或剪切片(2)上时，由于剪切棒或剪切片(2)的圆弧过渡剪切面设计，在受到冲击时，会在圆弧过渡剪切面处发生剪切变形，通过剪切棒或剪切片(2)的剪切变形实现对冲击能量的吸收；剪切棒或剪切片(2)从上到下依次被剪断，同时电梯坠落时的冲击动能也逐步减小，从而防止了电梯高速坠落到坑底时对人体造成的伤害；同时，若乘客失足掉入电梯井内，将会坠落到柔性缓冲容器(3)内，避免乘客跌落时的硬着陆。
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