CN109399415B - 电梯永磁缓速安全保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电梯安全技术领域，尤其是涉及一种对垂直升降电梯的超速坠落提供保护的电梯永磁缓速安全保护装置，包括：永磁感应器和永磁制动器，所述永磁感应器与所述永磁制动器均位于轿厢侧壁与导轨相对的位置上，所述导轨表面设有铜质或铝质导体层；所述永磁感应器与所述永磁制动器上均设有永磁体阵列，所述永磁体阵列沿垂直方向上相邻永磁体的极性相反；所述永磁感应器和所述永磁制动器之间设有闭锁器。与现有技术相比，本发明的有益效果是。采用先进的永磁涡流制动原理，纯机械式结构，不受能源和动力装置的状态影响，这对避免因突然停电或动力装置突然失灵引发的电梯安全事故发生具有重大意义。
Description
技术领域
本发明涉及电梯安全技术领域，尤其是涉及一种对垂直升降电梯的超速坠落提供保护的电梯永磁缓速安全保护装置。
背景技术
随着城市的发展和现代中心城市人口的不断增加，超高层建筑不断涌现，而高速电梯是超高层建筑垂直运输的重要工具，其地位相当于“垂直运动的汽车”，是现代城市生活必不可少的交通工具。但是在多年的电梯运行中，各种各样的电梯安全事故也给人民群众的生命财产安全带来巨大的威胁，因此在电梯使用中确保电梯的安全运行是电梯生产商以及电梯管理单位的重要工作内容。
申请号为201310240175.5的中国专利公开了一种“磁力涡流阻尼安全电梯” ，由电动机、减速器、抱闸、轿厢、配重块、与配重块固接的钢丝绳、电梯井组成，其中与钢丝绳固接的轿厢四周外壁和底部外表面设有铜板，底坑四周内壁和底面设有永磁磁板条、电梯井内壁表面设有永磁夹板，轿厢外壁设置有突出的外伸铜板减速翅，该减速翅位于永磁夹板之间的纵向空间内。该发明具有结构简单、安装使用方便，当牵引钢丝绳意外断裂时，可有效防止轿厢坠落与地面剧烈碰撞，避免轿厢内人员伤亡及财产损失的安全装置。此结构的不足之处是仅在电梯超速坠落时起作用，另外不能与电梯本身的安全钳等保护装置协同作用。同时该装置还需要外部能源驱动限位件工作，在能源中断或动力装置故障时将无法发挥作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种电梯永磁缓速安全保护装置，克服现有的技术不足，采用先进的永磁涡流制动原理，纯机械式结构，不受能源和动力装置的状态影响，针对垂直电梯运行中的超速坠落隐患提出的解决方案，能产生强大的永磁缓冲力，保障垂直式电梯的长期安全运行。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样的。
方案一中，电梯永磁缓速安全保护装置，包括：永磁感应器和永磁制动器，所述永磁感应器与所述永磁制动器均位于轿厢侧壁与导轨相对的位置上，所述导轨表面设有铜质或铝质导体层；所述永磁感应器与所述永磁制动器上均设有永磁体阵列，所述永磁体阵列沿垂直方向上相邻永磁体的极性相反；所述永磁感应器和所述永磁制动器之间设有闭锁器，所述闭锁器限制所述永磁制动器与导轨间的距离，在非制动触发的电梯正常运行状态下，所述永磁制动器与所述导轨表面间隙在20~40mm之间，在制动触发状态下，所述永磁制动器与所述导轨表面间隙在2~9mm之间。
所述闭锁器包括拨销、挡盘和速度调节弹簧，所述拨销的一端与永磁感应器的器座相连接，拨销的另一端与所述永磁制动器上的闭锁孔匹配对应，当永磁感应器因轿厢快速坠落产生向上的制动力时，拨销因受牵拉而离开闭锁孔，永磁制动器被触发。
所述永磁制动器结构包括滑轨、制动臂、永磁体和触发弹簧，所述制动臂与滑轨为滑动配合，制动臂与滑轨底部设有触发弹簧，所述永磁体布置于制动臂上，所述闭锁孔设在制动臂的顶部。
方案二中，电梯永磁缓速安全保护装置，包括：永磁感应器和永磁制动器，所述永磁感应器与所述永磁制动器均位于轿厢与导轨之间相对的位置上，所述导轨表面设有铜质或铝质导体层；所述永磁感应器与所述永磁制动器上均设有永磁体阵列，所述永磁体阵列沿垂直方向上相邻永磁体的极性相反；所述永磁制动器为一侧开口的半包围结构，其上设有两组永磁体阵列，所述两组永磁体分别各对应设置在所述导轨的两个相对侧面上，磁场力互相抵销；所述永磁感应器和所述永磁制动器之间设有闭锁器，所述闭锁器限制所述永磁制动器与导轨间的距离，在非制动触发的电梯正常运行状态下，所述永磁制动器与所述导轨表面间隙在20~40mm之间，在制动触发状态下，所述永磁制动器与所述导轨表面间隙在2~9mm之间。
所述闭锁器包括拨销、挡盘和速度调节弹簧，所述拨销为双头拨销，所述拨销的根部与永磁感应器的器座相连接，所述拨销的第一头与所述永磁制动器一上的闭锁孔匹配对应，所述拨销的第二头与所述永磁制动器二上的闭锁孔匹配对应，当永磁感应器因轿厢快速坠落产生向上的制动力时，拨销因受牵拉而离开闭锁孔，永磁制动器被触发。
所述永磁制动器结构包括滑座、制动盘一、制动盘二、永磁体和复位弹簧，所述制动盘一和制动盘二与滑座为滑动配合，制动盘一和制动盘二之间设有复位弹簧，所述永磁体分别布置于制动盘一和制动盘二上，所述闭锁孔设在制动盘的顶部。
进一步的，所述导体层厚度3~6mm。
进一步的，所述永磁感应器上永磁体表面与导轨表面的距离为2~6mm。
进一步的，所述永磁体阵列表面设有1~3mm的摩擦缓冲层。
进一步的，所述低摩擦缓冲层为聚四氟乙烯、高密度聚乙烯或尼龙中的一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是。
1）采用先进的永磁涡流制动原理，纯机械式结构，不受能源和动力装置的状态影响，这对避免因突然停电或动力装置突然失灵引发的电梯安全事故发生具有重大意义。
2）针对垂直电梯运行中的超速坠落隐患，采用紧凑合理的触发方案和制动结构，巧妙地解决了电梯安全运行中的难题。
3）能产生强大的永磁缓冲制动力，保障垂直式电梯的快速反应能力以及长期安全稳定运行，满足电梯安全装置的可靠性和实用性的基本要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明永磁涡流制动原理示意图。
图2是本发明电梯永磁缓速安全保护装置实施例结构示意图。
图3是图2中沿A-A线剖视图例一，为导轨单侧受力形式示意图。
图4是图2中沿A-A线剖视图例二，为导轨双侧受力形式示意图。
图5是本发明永磁体阵列表面结构实施例结构示意图。
图中：1-钢板一，2-钢板二，3-铜板，4-永磁体，5-永磁感应器，6-永磁制动器，7-轿厢，8-导轨，9-永磁体阵列，10-闭锁器，11-导体层，12-低摩擦缓冲层，51-器座，61-闭锁孔，62-滑轨，63-制动臂，64-触发弹簧，65-滑座，661-制动盘一，662-制动盘二，67-复位弹簧，68-限位挡块，101-拨销，102-挡盘，103-速度调节弹簧。
实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
见图1，是本发明永磁涡流制动原理示意图，由钢板一1和附着的永磁体4组成的初级，由钢板二2和非导磁的铜板3组成的次级，相邻的永磁体4的N，S极交错排列。当初级和次级存在相对运动速度时，由于永磁体4的磁场作用，次级上铜板3切割磁力线形成电动势和电涡流，并产生一个阻碍初级和次级相对运动的作用力，其力的方向与相对运动方向相反。从能量转化的角度可知，此时物体的动能转化为电能，电能又转化为热能散发掉，消耗其动能，从而实现制动或减速。
见图2、图3，为本发明电梯永磁缓速安全保护装置实施例一结构示意图，为导轨单侧受力形式，结构包括永磁感应器5和永磁制动器6，永磁感应器与永磁制动器均位于轿厢7侧壁与导轨8相对的位置上，导轨8表面设有厚3毫米的铜质导体层11；永磁感应器5与永磁制动器6上均设有永磁体阵列9，永磁体阵列沿垂直方向上相邻永磁体的极性相反；永磁感应器和永磁制动器之间设有闭锁器10，闭锁器限制永磁制动器6与导轨8间的距离，在非制动触发的电梯正常运行状态下，永磁制动器与导轨表面间隙H在20~40mm之间，此时永磁制动器与导轨表面间保持了足够大的气隙，所以电梯轿厢运动时永磁制动器与导轨之间的涡流制动力可以忽略不计，不会影响电梯的正常工作。而在制动触发状态下，永磁制动器与导轨表面间隙H在2~9mm之间，导体上的铜质导体层在磁场的作用下会产生涡流形成感应磁场，进而产生制动力。该安全装置分别设置于电梯轿厢两侧，位于导轨和轿厢之间。
闭锁器10中包括拨销101、挡盘102和速度调节弹簧103，拨销101的一端与永磁感应器的器座51相连接，拨销101的另一端与永磁制动器6上的闭锁孔61匹配对应，当永磁感应器5因轿厢7快速坠落产生向上的制动力时，拨销101因受牵拉而离开闭锁孔61，使永磁制动器6被触发。
永磁制动器6为一直线制动器，永磁制动器6的结构中包括滑轨62、制动臂63和触发弹簧64，制动臂63与滑轨62为滑动配合，制动臂63与滑轨62底部设有触发弹簧64，永磁体阵列9按N，S极交错排列在制动臂63上，闭锁孔61设在制动臂63的顶部。触发弹簧64为压缩弹簧。在电梯正常工作时，永磁制动器6不工作，由闭锁器10限定于初始位置，触发弹簧64处于压缩状态。触发后，制动臂63沿滑轨62做平移运动，限位挡块68的作用是使制动臂最终与导轨之间保持2~9mm的距离，防止贴合。
永磁感应器5的结构与永磁制动器基本类似，但其尺寸较小。永磁感应器5上的永磁体阵列9与导轨间的距离很小，在2~9mm之间，在电梯运动时两者之间存在涡流制动力，且制动力随着轿厢运行速度的变化而变化。永磁感应器5与导轨间的制动力可以限制在合理范围（如50-150N）内，所以不会对电梯正常工作产生影响。
在电梯正常速度运行时，永磁感应器5产生的制动力不足以克服闭锁器10内的速度调节弹簧103的预设张力，闭锁器不动作，所以永磁制动器不会被触发。当电梯因为紧急情况超速或坠落时，轿厢运动速度高于设定的速度时，永磁感应器5产生的涡流制动力大于速度调节弹簧103的预设张力，闭锁器动作。永磁制动器6在触发弹簧64的作用下，沿滑轨62向外移动到制动位置，并可靠定位。此时，永磁制动器与导轨金属表面间的气隙很小，可以产生很大的涡流制动力，使轿厢7有效的减速，防止电梯超速坠落事故的发生。
实施例中的永磁制动器工作时产生的制动力随电梯速度变化而变化，电梯速度越快制动力越大，反之，当电梯速度较小时制动力也较小。通过合理设计永磁制动器的磁路系统，可以保证在电梯超速或发生坠落时迅速减速并最终以一个较小的安全速度（比如小于3米/秒，低于电梯井底缓冲器正常工作所要求的电梯速度）进入匀速运行状态，直至最后轿厢安全蹲底或在电梯控制系统的控制下安全停靠在任一楼层。
见图2、图4，是本发明电梯永磁缓速安全保护装置实施例二结构示意图，其为导轨双侧受力形式，其永磁感应器、闭锁器和永磁制动器的配置与导轨单侧受力形式相似，永磁感应器5与永磁制动器6均位于轿厢7与导轨8之间相对的位置上，导轨8表面设有铜质导体层11；永磁感应器5与永磁制动器6上均设有永磁体阵列9，永磁体阵列沿垂直方向上相邻永磁体的极性相反。
实施例中，永磁制动器6为一侧开口的半包围结构，其上设有两组永磁体阵列9，两组永磁体分别各对应设置在导轨8的两个相对侧面上，因磁场力互相抵销，可避免因磁力不均衡引起轿厢的意外晃动；闭锁器10同样能限制永磁制动器6与导轨8间的距离，在非制动触发的电梯正常速度运行状态下，永磁制动器与导轨表面间隙在20~40mm之间，在制动触发状态下，永磁制动器与导轨表面间隙在2~9mm之间。
闭锁器10中的拨销101为双头形式，标记为双头拨销101’，双头拨销101’的根部与永磁感应器的器座51相连接，双头拨销的第一头与永磁制动器上的闭锁孔一611匹配对应，双头拨销的第二头与永磁制动器上的闭锁孔二612匹配对应，当永磁感应器5因轿厢快速坠落产生向上的制动力时，双头拨销101’因受牵拉而离开闭锁孔一611和闭锁孔二612，永磁制动器被触发。
永磁制动器结构包括滑座65、制动盘一661、制动盘二662和复位弹簧67，制动盘一661和制动盘二662与滑座65为滑动配合，制动盘一661和制动盘二662之间设有复位弹簧67，复位弹簧67为拉簧，永磁体阵列9分别布置于制动盘一661和制动盘二662上，闭锁孔一611和闭锁孔二612各自设在制动盘一661和制动盘二662的顶部。触发后，制动盘一661、制动盘二662分别沿滑座65做平移运动，限位挡块68的作用是使制动盘最终与导轨之间保持2~9mm的距离，防止贴合。
上述实施例中，永磁感应器5上永磁体阵列9表面与导轨8表面的距离H优选值为3mm。见图5，在永磁体阵列9表面设有2mm的聚四氟乙烯材质的低摩擦缓冲层12，以减少摩擦力，避免永磁体阵列9和导轨8因意外贴合时，因摩擦阻力过大引发不安全因素。
以上实施例仅是为详细说明本发明的目的、技术方案和有益效果而选取的具体实例，但不应该限制本发明的保护范围，凡在不违背本发明的精神和原则的前提下，所作的种种修改、等同替换以及改进，均应落入本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.电梯永磁缓速安全保护装置，其特征在于，包括：
永磁感应器和永磁制动器，所述永磁感应器与所述永磁制动器均位于轿厢侧壁与导轨相对的位置上，所述导轨表面设有铜质或铝质导体层；
所述永磁感应器与所述永磁制动器上均设有永磁体阵列，所述永磁体阵列沿垂直方向上相邻永磁体的极性相反；
所述永磁感应器和所述永磁制动器之间设有闭锁器，所述闭锁器限制所述永磁制动器与导轨间的距离，在非制动触发的电梯正常运行状态下，所述永磁制动器与所述导轨表面间隙在20~40mm之间，在制动触发状态下，所述永磁制动器与所述导轨表面间隙在2~9mm之间；
所述闭锁器包括拨销、挡盘和速度调节弹簧，所述拨销的一端与永磁感应器的器座相连接，拨销的另一端与所述永磁制动器上的闭锁孔匹配对应，当永磁感应器因轿厢快速坠落产生向上的制动力时，拨销因受牵拉而离开闭锁孔，永磁制动器被触发；
所述导体层厚度为3~6mm。
2.根据权利要求1所述的电梯永磁缓速安全保护装置，其特征在于，所述永磁制动器结构包括滑轨、制动臂、永磁体和触发弹簧，所述制动臂与滑轨为滑动配合，制动臂与滑轨底部设有触发弹簧，所述永磁体布置于制动臂上，所述闭锁孔设在制动臂的顶部。
3.根据权利要求1所述的电梯永磁缓速安全保护装置，其特征在于，所述永磁感应器上永磁体表面与导轨表面的距离为2~6mm。
4.根据权利要求1所述的电梯永磁缓速安全保护装置，其特征在于，所述永磁体阵列表面设有1~3mm的低摩擦缓冲层。
5.电梯永磁缓速安全保护装置，其特征在于，包括：
永磁感应器和永磁制动器，所述永磁感应器与所述永磁制动器均位于轿厢与导轨之间相对的位置上，所述导轨表面设有铜质或铝质导体层；
所述永磁感应器与所述永磁制动器上均设有永磁体阵列，所述永磁体阵列沿垂直方向上相邻永磁体的极性相反；
所述永磁制动器为一侧开口的半包围结构，其上设有两组永磁体阵列，所述两组永磁体分别各对应设置在所述导轨的两个相对侧面上；
所述永磁感应器和所述永磁制动器之间设有闭锁器，所述闭锁器限制所述永磁制动器与导轨间的距离，在非制动触发的电梯正常运行状态下，所述永磁制动器与所述导轨表面间隙在20~40mm之间，在制动触发状态下，所述永磁制动器与所述导轨表面间隙在2~9mm之间；
所述闭锁器包括拨销、挡盘和速度调节弹簧，所述拨销为双头拨销，所述拨销的根部与永磁感应器的器座相连接，所述拨销的第一头与所述永磁制动器一上的闭锁孔匹配对应，所述拨销的第二头与所述永磁制动器二上的闭锁孔匹配对应，当永磁感应器因轿厢快速坠落产生向上的制动力时，拨销因受牵拉而离开闭锁孔，永磁制动器被触发；
所述导体层厚度为3~6mm。
6.根据权利要求5所述的电梯永磁缓速安全保护装置，其特征在于，所述永磁制动器结构包括滑座、制动盘一、制动盘二、永磁体和复位弹簧，所述制动盘一和制动盘二与滑座为滑动配合，制动盘一和制动盘二之间设有复位弹簧，所述永磁体分别布置于制动盘一和制动盘二上，所述闭锁孔设在制动盘的顶部。
7.根据权利要求5中所述的电梯永磁缓速安全保护装置，其特征在于，所述永磁感应器上永磁体表面与导轨表面的距离为2~6mm。
8.根据权利要求5所述电梯永磁缓速安全保护装置，其特征在于，所述永磁体阵列表面设有1~3mm的低摩擦缓冲层。
9.根据权利要求8所述电梯永磁缓速安全保护装置，其特征在于，所述低摩擦缓冲层为聚四氟乙烯、高密度聚乙烯或尼龙中的一种。
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