CN109823935A - 一种具有预减速功能的电梯失控坠落缓冲安全防护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有预减速功能的电梯失控坠落缓冲安全防护装置，属于电梯安全技术领域，一种具有预减速功能的电梯失控坠落缓冲安全防护装置，可以实现在电梯出现意外故障导致轿厢失控坠落时，通过启动机构及时确保预减速机构的展开和运行，在轿厢下坠过程中利用空气阻力实现对轿厢的一次预减速，通过设置在轿厢底部的环形电磁铁与电梯井底缓冲器上设置的固定电磁铁相配合，利用巨大的磁场力实现对轿厢的二次预减速，同时根据环形电磁铁的磁场分布特性对一次预减速单元进行促进和矫正作用，最后环形电磁铁底部的吸能层和缓冲器共同作用，吸收轿厢坠落时的巨大冲击力并使其停止，显著降低对轿厢内乘客的伤害，减少人员伤亡。

Description

一种具有预减速功能的电梯失控坠落缓冲安全防护装置

技术领域

本发明涉及电梯安全技术领域，更具体地说，涉及一种具有预减速功能的电梯失控坠落缓冲安全防护装置。

背景技术

电梯是指服务于建筑物内若干特定的楼层，其轿厢运行在至少两列垂直于水平面或与铅垂线倾斜角小于15°的刚性轨道运动的永久运输设备，也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动扶梯或自动人行道，服务于规定楼层的固定式升降设备，垂直升降电梯具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15°的刚性导轨之间，轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物，习惯上不论其驱动方式如何，将电梯作为建筑物内垂直交通运输工具的总称，按速度可分低速电梯(4米/秒以下)、快速电梯4-12米/秒)和高速电梯(12米/秒以上)，19世纪中期开始出现液压电梯，至今仍在低层建筑物上应用，1852年，美国的E.G.奥蒂斯研制出钢丝绳提升的安全升降机，80年代，驱动装置有进一步改进，如电动机通过蜗杆传动带动缠绕卷筒、采用平衡重等，19世纪末，采用了摩擦轮传动，大大增加电梯的提升高度，20世纪末电梯采用永磁同步曳引机作为动力，大大缩小了机房占地，并且具有能耗低、节能高效、提升速度快等优点，极大地助推了房地产向超高层方向发展，蒂森克虏伯电梯公司研制出新型“多重电梯”可水平垂直运转。

目前全国各地的电梯安全事故频发，其中普遍的一种事故便是电梯意外下坠致人员摔伤或死亡。而且，根据我国电梯发展历程，我国的电梯正逐步进入普遍老化的关键时期，电梯的使用安全问题日益突出，然而，目前全国各地正在服役使用或即将投入使用的电梯，却普遍缺乏安全保护装置。

现有技术中，都在电梯井道的底坑设有缓冲器，用来缓冲轿厢坠落时的巨大冲击力，此种结构虽然能够降低事故伤害程度，但事故伤害降低程度有限，特别在高速电梯蹲底事故中，此种结构对事故伤亡情况的降低更是微不足道，现有的刚性电梯缓冲器底座不利于降低电梯蹲底事故的危害，不能满足电梯运行安全的需求，为此，相关技术领域的技术人员对此进行了改进，例如中国专利申请号为CN201620645532.5提出一种新型电梯缓冲器底座，包括缓冲器安装板和底座安装板，缓冲器安装板与底座安装板之间还设有中间板，底座安装板上焊接有弹簧限位柱，弹簧限位柱上套设有缓冲弹簧，中间板上开设有通孔，弹簧限位柱穿过所述通孔与螺母配合将底座安装板与中间板固定相连，缓冲弹簧的两端分别抵压在底座安装板和中间板上，虽然本发明能够满足通过两级缓冲以减轻电梯蹲底事故对乘客的伤害，提高电梯的安全性能的特点，但该申请文件中的技术方案仍然存在不足，如该装置的缓冲器和缓冲弹簧堆叠设置，且两者均为蓄能型缓冲装置，受到冲击力压缩后会回弹产生反作用力，当电梯坠落速度较快时，仍然可能对电梯内的乘客造成冲击伤害。

中国实用新型公开号为CN205099157U公开了一种缓冲型电梯轿厢，它包括轿厢，设置于所述轿厢内的拉手装置，设置于所述轿厢内的第一缓冲装置，以及设置于所述轿厢底端的第二缓冲装置；所述轿厢包括顶端具有开口的中空结构的下轿厢，以及设置于所述下轿厢上的下端具有开口的中空结构的上轿厢；所述第一缓冲装置包括设置于所述下轿厢内部底面的缓冲部一，设置于所述缓冲部一上的缓冲部二，以及包含容纳所述缓冲部一和所述缓冲部二的具有弹性的外部包裹层。本方案通过在电梯轿厢内外设置缓冲装置，使得电梯即便出现失控也不会致人死亡，缓冲装置设置于所述轿厢的内外部，是为了加大缓冲力度，最大限度的保证电梯轿厢内人员的安全。

上述方案中虽然利用轿厢内外部同时进行缓冲来加大缓冲力度，但是仅仅依靠乘客自救来保证生命安全过于轻率，一方面乘客在电梯失控坠落时容易惊慌失措，大脑难以冷静的作出判断进行自救措施，另一方面电梯在失控坠落时，乘客处于高速下降状态，接近自由落体，很难借力完成自救，此时依靠轿厢外部的第二缓冲装置远远无法达到有效缓冲的作用，高速下降的轿厢在还是容易造成轿厢内乘客的伤残甚至死亡。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有预减速功能的电梯失控坠落缓冲安全防护装置，它可以实现在电梯出现意外故障导致轿厢失控坠落时，通过启动机构及时确保预减速机构的展开和运行，在轿厢下坠过程中利用空气阻力实现对轿厢的一次预减速，通过设置在轿厢底部的环形电磁铁与电梯井底缓冲器上设置的固定电磁铁相配合，利用巨大的磁场力实现对轿厢的二次预减速，同时根据环形电磁铁的磁场分布特性对一次预减速单元进行促进和矫正作用，最后环形电磁铁底部的吸能层和缓冲器共同作用，吸收轿厢坠落时的巨大冲击力并使其停止，显著降低对轿厢内乘客的伤害，减少人员伤亡。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种具有预减速功能的电梯失控坠落缓冲安全防护装置，包括电梯井、电梯轿厢、导轨、电梯控制柜、曳引机、对重和缓冲器，所述电梯轿厢内顶端固定连接有副控制柜，所述副控制柜内安装有启动机构，所述电梯轿厢上安装有预减速机构，所述启动机构包括信息获取单元和电子控制单元，所述预减速机构包括一次预减速单元和二次预减速单元，所述一次预减速单元包括放置盒、类球形降落伞、气体发生器和点火器，且点火器与电子控制单元连接，所述放置盒固定连接在电梯轿厢上端，所述放置盒内底端固定连接有多个铸铁拉环，所述类球形降落伞包括伞体和强化拉绳，且伞体通过强化拉绳与铸铁拉环连接，所述放置盒上端开凿有展开孔，所述展开孔内壁上嵌装有易碎泡沫板，所述类球形降落伞密封覆盖在气体发生器上，且点火器安装在气体发生器内，所述二次预减速单元包括固定电磁铁和环形电磁铁，所述环形电磁铁固定连接在电梯轿厢下端，且固定电磁铁安装在缓冲器上，所述类球形降落伞下端贴覆有纳米磁性薄膜，所述类球形降落伞下端正中心处还设置有与环形电磁铁相匹配的导向磁层，所述电梯轿厢下端还固定连接有吸能层，且吸能层套在环形电磁铁外侧，可以实现在电梯出现意外故障导致轿厢失控坠落时，通过启动机构及时确保预减速机构的展开和运行，在轿厢下坠过程中利用空气阻力实现对轿厢的一次预减速，通过设置在轿厢底部的环形电磁铁与电梯井底缓冲器上设置的固定电磁铁相配合，利用巨大的磁场力实现对轿厢的二次预减速，同时根据环形电磁铁的磁场分布特性对一次预减速单元进行促进和矫正作用，最后环形电磁铁底部的吸能层和缓冲器共同作用，吸收轿厢坠落时的巨大冲击力并使其停止，显著降低对轿厢内乘客的伤害，减少人员伤亡。

进一步的，所述信息获取单元包括加速度传感器和气流速度传感器，且加速度传感器和气流速度传感器均与电子控制单元连接，加速度传感器和气流速度传感器共同实时采集信息数据并反馈至电子控制单元计算和分析，提高对电梯轿厢失控坠落判断的准确性，可以及时启动预减速机构。

进一步的，所述电子控制单元包括单片机、信号处理电路、保护电路、稳压电路、无线信号发射器和独立供电电源。

进一步的，所述固定电磁铁连接有无线信号接收器，且无线信号接收器与无线信号发射器之间信号连接，可以实时接收电子控制单元发送来的启动信号，固定电磁铁可以及时通电产生磁场，与环形电磁铁相互配合，在磁场作用下，间接对电梯轿厢施加向上的排斥力，实现对电梯轿厢的二次预减速。

进一步的，所述气体发生器内填充有产气药，所述气体发生器内还安装有过滤网，所述气体发生器的壳体上端开凿有多个均匀分布的充气孔，产气药可以在点火器的点火下迅速燃烧产生气体，过滤网用于过滤产气药燃烧后的渣粒，充气孔起到对气体的导向作用，方便将引导气体迅速对类球形降落伞进行充气并冲破易碎泡沫板展开，进而实现对电梯轿厢的减速作用。

进一步的，所述产气药的质量百分比计，包括以下组分：50％-60％的可燃剂、0.1％-5％的粘合剂、35％-50％的氧化剂和0.1-0.5％的石墨，所述可燃剂为平均粒度不大于30μm的5-氨基四唑，所述粘合剂为羟丙基甲基纤维素，所述氧化剂为高氯酸钾，产气药具有原材料广泛、体积小、性能稳定、燃烧速度极快的特点，可以在产气时迅速燃烧产生大量气体，使得气压迅速升高。

进一步的，所述伞体包括基层、外尼龙强化层和内尼龙强化层，所述内尼龙强化层和外尼龙强化层分别设置在基层的内外两端，所述外尼龙强化层和内尼龙强化层均添加有阻燃剂，外尼龙强化层和内尼龙强化层的设置用于提高伞体的表面强度，不易因电梯井内的物体、碎片或其他异物导致损坏，添加阻燃剂使得伞体不易因为高温气体和电梯轿厢下落过程中产生的摩擦火花而燃烧。

进一步的，所述基层通过芳族聚酰胺纤维凯夫拉-29纤维及超高分子量聚乙烯纤维编织而成，所述强化拉绳为直径12mm的有芯编织绳，基层轻薄、柔软性好、断裂功大，具有较高的抗撕裂强度和抗拉断强度，不易在电梯井内遭到碰撞和蹭划后损坏，强化拉绳柔软、强度高、有较高的弹性模量和小于基层的断裂伸长等性能，提高对电梯轿厢的减速效果。

进一步的，所述吸能层包括缓冲气垫和一对弹性缓冲板，且缓冲气垫位于一对弹性缓冲板之间，可以提高吸能层整体的吸能和缓冲效果。

进一步的，所述缓冲气垫内填充有按照比例9：1混合的氦气和灭火粉，所述弹性缓冲板均采用聚氨酯弹性材料制成，所述弹性缓冲板上开凿有多个释能微孔，缓冲气垫在起到缓冲冲击力的同时，爆裂开的氦气会夹杂灭火粉迅速逃逸至外界，具有灭火阻燃的作用，轿厢不易着火出现危险，聚氨酯弹性材料是介于橡胶和塑料之间的高分子合成材料，同时具备橡胶的弹性和塑料的强度，具有优异的综合物理性能，柔韧性和压缩变形强度高，具有极其优秀的吸能缓冲作用。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以实现在电梯出现意外故障导致轿厢失控坠落时，通过启动机构及时确保预减速机构的展开和运行，在轿厢下坠过程中利用空气阻力实现对轿厢的一次预减速，通过设置在轿厢底部的环形电磁铁与电梯井底缓冲器上设置的固定电磁铁相配合，利用巨大的磁场力实现对轿厢的二次预减速，同时根据环形电磁铁的磁场分布特性对一次预减速单元进行促进和矫正作用，最后环形电磁铁底部的吸能层和缓冲器共同作用，吸收轿厢坠落时的巨大冲击力并使其停止，显著降低对轿厢内乘客的伤害，减少人员伤亡。

(2)信息获取单元包括加速度传感器和气流速度传感器，且加速度传感器和气流速度传感器均与电子控制单元连接，加速度传感器和气流速度传感器共同实时采集信息数据并反馈至电子控制单元计算和分析，提高对电梯轿厢失控坠落判断的准确性，可以及时启动预减速机构。

(3)固定电磁铁连接有无线信号接收器，且无线信号接收器与无线信号发射器之间信号连接，可以实时接收电子控制单元发送来的启动信号，固定电磁铁可以及时通电产生磁场，与环形电磁铁相互配合，在磁场作用下，间接对电梯轿厢施加向上的排斥力，实现对电梯轿厢的二次预减速。

(4)气体发生器内填充有产气药，气体发生器内还安装有过滤网，气体发生器的壳体上端开凿有多个均匀分布的充气孔，产气药可以在点火器的点火下迅速燃烧产生气体，过滤网用于过滤产气药燃烧后的渣粒，充气孔起到对气体的导向作用，方便将引导气体迅速对类球形降落伞进行充气并冲破易碎泡沫板展开，进而实现对电梯轿厢的减速作用。

(5)产气药的质量百分比计，包括以下组分：50％-60％的可燃剂、0.1％-5％的粘合剂、35％-50％的氧化剂和0.1-0.5％的石墨，可燃剂为平均粒度不大于30μm的5-氨基四唑，粘合剂为羟丙基甲基纤维素，氧化剂为高氯酸钾，产气药具有原材料广泛、体积小、性能稳定、燃烧速度极快的特点，可以在产气时迅速燃烧产生大量气体，使得气压迅速升高。

(6)伞体包括基层、外尼龙强化层和内尼龙强化层，内尼龙强化层和外尼龙强化层分别设置在基层的内外两端，外尼龙强化层和内尼龙强化层均添加有阻燃剂，外尼龙强化层和内尼龙强化层的设置用于提高伞体的表面强度，不易因电梯井内的物体、碎片或其他异物导致损坏，添加阻燃剂使得伞体不易因为高温气体和电梯轿厢下落过程中产生的摩擦火花而燃烧。

(7)基层通过芳族聚酰胺纤维凯夫拉-29纤维及超高分子量聚乙烯纤维编织而成，强化拉绳为直径12mm的有芯编织绳，基层轻薄、柔软性好、断裂功大，具有较高的抗撕裂强度和抗拉断强度，不易在电梯井内遭到碰撞和蹭划后损坏，强化拉绳柔软、强度高、有较高的弹性模量和小于基层的断裂伸长等性能，提高对电梯轿厢的减速效果。

(8)吸能层包括缓冲气垫和一对弹性缓冲板，且缓冲气垫位于一对弹性缓冲板之间，可以提高吸能层整体的吸能和缓冲效果，缓冲气垫内填充有按照比例9：1混合的氦气和灭火粉，弹性缓冲板均采用聚氨酯弹性材料制成，弹性缓冲板上开凿有多个释能微孔，缓冲气垫在起到缓冲冲击力的同时，爆裂开的氦气会夹杂灭火粉迅速逃逸至外界，具有灭火阻燃的作用，轿厢不易着火出现危险，聚氨酯弹性材料是介于橡胶和塑料之间的高分子合成材料，同时具备橡胶的弹性和塑料的强度，具有优异的综合物理性能，柔韧性和压缩变形强度高，具有极其优秀的吸能缓冲作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中A处的结构示意图；

图3为本发明吸能层和环形电磁铁部分的结构示意图；

图4为本发明类球形降落伞伞体部分的结构示意图

图5为本发明气体发生器部分的剖视图；

图6为本发明的功能模块图；

图7为本发明放置盒部分类球形降落伞展开状态时的结构示意图；

图8为本发明预减速机构工作时的结构示意图；

图9为本发明环形电磁铁部分的磁场分布图；

图10为本发明吸能层部分的结构示意图。

图中标号说明：

1电梯井、2电梯轿厢、3导轨、4电梯控制柜、5曳引机、6对重、7缓冲器、8固定电磁铁、9放置盒、10易碎泡沫板、11类球形降落伞、1101基层、1102外尼龙强化层、1103内尼龙强化层、12副控制柜、13气体发生器、14点火器、15过滤网、16充气孔、17环形电磁铁、18吸能层、1801缓冲气垫、1802弹性缓冲板、19铸铁拉环、20纳米磁性薄膜、21导向磁层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，一种具有预减速功能的电梯失控坠落缓冲安全防护装置，包括电梯井1、电梯轿厢2、导轨3、电梯控制柜4、曳引机5、对重6和缓冲器7，现有技术中仅仅依靠缓冲器7来缓冲高速下降的电梯轿厢2的冲击力，显然是远远不够的，这就导致电梯事故发生后还是容易出现人员伤亡。

请参阅图1-2，电梯轿厢2内顶端固定连接有副控制柜12，与电梯控制柜4分开实现独立运作和自主控制，避免电梯控制柜4出现故障导致电梯轿厢2失控后，副控制柜12也无法正常运作，形同虚设，独立运作的副控制柜12即使在电梯控制柜4故障后仍可自主运行工作，副控制柜12内安装有启动机构，电梯轿厢2上安装有预减速机构，启动机构包括信息获取单元和电子控制单元。

请参阅图6，信息获取单元包括加速度传感器和气流速度传感器，且加速度传感器和气流速度传感器均与电子控制单元连接，加速度传感器和气流速度传感器共同实时采集信息数据并反馈至电子控制单元计算和分析，提高对电梯轿厢2失控坠落判断的准确性，可以及时启动预减速机构。

电子控制单元包括单片机、信号处理电路、保护电路、稳压电路、无线信号发射器和独立供电电源，信号处理电路主要由放大器和滤波器组成，对信息获取单元反馈的信号进行整形、放大和滤波，方便单片机能够接收、识别和处理，技术人员通过向单片机内编入程序，在工作时根据信息获取单元反馈的数据信息进行计算和分析，一旦超过电梯轿厢2的正常运作区间时即可判定电梯轿厢2处于失控坠落状态，立即发送启动信号至预减速机构进行对电梯轿厢2的减速。

预减速机构包括一次预减速单元和二次预减速单元，请参阅图2和图7，一次预减速单元包括放置盒9、类球形降落伞11、气体发生器13和点火器14，且点火器14与电子控制单元连接，放置盒9固定连接在电梯轿厢2上端，提供放置空间，请参阅图5，放置盒9内底端固定连接有多个铸铁拉环19，类球形降落伞11包括伞体和强化拉绳，且伞体通过强化拉绳与铸铁拉环19连接，提高对电梯轿厢2拉拽时的稳定性，同时不易断开分离。

请参阅图4，伞体包括基层1101、外尼龙强化层1102和内尼龙强化层1103，内尼龙强化层1103和外尼龙强化层1102分别设置在基层1101的内外两端，外尼龙强化层1102和内尼龙强化层1103均添加有阻燃剂，外尼龙强化层1102和内尼龙强化层1103的设置用于提高伞体的表面强度，不易因电梯井1内的物体、碎片或其他异物导致损坏，添加阻燃剂使得伞体不易因为高温气体和电梯轿厢2下落过程中产生的摩擦火花而燃烧，基层1101通过芳族聚酰胺纤维凯夫拉-29纤维及超高分子量聚乙烯纤维编织而成，强化拉绳为直径12mm的有芯编织绳，基层1101轻薄、柔软性好、断裂功大，具有较高的抗撕裂强度和抗拉断强度，不易在电梯井1内遭到碰撞和蹭划后损坏，强化拉绳柔软、强度高、有较高的弹性模量和小于基层1101的断裂伸长等性能，提高对电梯轿厢2的减速效果。

放置盒9上端开凿有展开孔，展开孔内壁上嵌装有易碎泡沫板10，易碎泡沫板10强度较放置盒9低，具有易碎特性，在气体发生器13的充气气压和类球形降落伞11的快速膨胀下迅速破开，提供类球形降落伞11展开空间，平时用于封存保护类球形降落伞11，类球形降落伞11密封覆盖在气体发生器13上，且点火器14安装在气体发生器13内，二次预减速单元包括固定电磁铁8和环形电磁铁17，固定电磁铁8和环形电磁铁17通电启动后产生巨大的磁性相斥力，实现对电梯轿厢2的二次预减速，环形电磁铁17固定连接在电梯轿厢2下端，且固定电磁铁8安装在缓冲器7上。

请参阅图4和图9，类球形降落伞11下端贴覆有纳米磁性薄膜20，因为电梯井1内的情况复杂，在电梯轿厢2下坠的过程中，尤其是气流不稳定，普通的降落伞难以保证顺利完全展开实现减速作用，利用环形电磁铁17的磁场分布特性，配合贴覆在类球形降落伞11下端的纳米磁性薄膜20，利用磁力促使类球形降落伞11快速顺利展开，不易受电梯井1内的气流等其他影响，类球形降落伞11下端正中心处还设置有与环形电磁铁17相匹配的导向磁层21，导向磁层21为无纺布袋内填充有磁流体，磁流体作为一种特殊的功能材料，是把纳米数量级(10纳米左右)的磁性粒子包裹一层长链的表面活性剂，均匀的分散在基液中形成的一种均匀稳定的胶体溶液，磁流体由纳米磁性颗粒、基液和表面活性剂组成，不仅形状可变可以配合类球形降落伞11的展开，还可以增强类球形降落伞11中心处的磁性，配合环形电磁铁17的中心处磁场分布特性，起到对类球形降落伞11在减速时的导向作用和矫正作用，使得类球形降落伞11在减速下坠的过程中大方向上始终保持竖直下落，不易发生偏移影响减速作用，甚至发生被电梯井1侧壁上的物体勾绊住的情况。

请参阅图5，气体发生器13内填充有产气药，气体发生器13内还安装有过滤网15，气体发生器13的壳体上端开凿有多个均匀分布的充气孔16，产气药可以在点火器14的点火下迅速燃烧产生气体，过滤网15用于过滤产气药燃烧后的渣粒，充气孔16起到对气体的导向作用，方便将引导气体迅速对类球形降落伞11进行充气并冲破易碎泡沫板10展开，进而实现对电梯轿厢2的减速作用，产气药的质量百分比计，包括以下组分：50％-60％的可燃剂、0.1％-5％的粘合剂、35％-50％的氧化剂和0.1-0.5％的石墨，可燃剂为平均粒度不大于30μm的5-氨基四唑，粘合剂为羟丙基甲基纤维素，氧化剂为高氯酸钾，产气药具有原材料广泛、体积小、性能稳定、燃烧速度极快的特点，可以在产气时迅速燃烧产生大量气体，使得气压迅速升高。

固定电磁铁8连接有无线信号接收器，且无线信号接收器与无线信号发射器之间信号连接，可以实时接收电子控制单元发送来的启动信号，固定电磁铁8可以及时通电产生磁场，与环形电磁铁17相互配合，在磁场作用下，间接对电梯轿厢2施加向上的排斥力，实现对电梯轿厢2的二次预减速。

请参阅图3，电梯轿厢2下端还固定连接有吸能层18，且吸能层18套在环形电磁铁17外侧，请参阅图10，吸能层18包括缓冲气垫1801和一对弹性缓冲板1802，且缓冲气垫1801位于一对弹性缓冲板1802之间，可以提高吸能层18整体的吸能和缓冲效果，缓冲气垫1801内填充有按照比例9：1混合的氦气和灭火粉，弹性缓冲板1802均采用聚氨酯弹性材料制成，弹性缓冲板1802上开凿有多个释能微孔，缓冲气垫1801在起到缓冲冲击力的同时，爆裂开的氦气会夹杂灭火粉迅速逃逸至外界，具有灭火阻燃的作用，电梯轿厢2不易着火出现危险，聚氨酯弹性材料是介于橡胶和塑料之间的高分子合成材料，同时具备橡胶的弹性和塑料的强度，具有优异的综合物理性能，柔韧性和压缩变形强度高，具有极其优秀的吸能缓冲作用。

请参阅图7-8，当电梯轿厢2发生失控坠落的情况时，加速度传感器和气流速度传感器立即将采集到的异常数据信息反馈至电子控制单元，经过单片机的分析计算后判定电梯轿厢2处于失控坠落状态，立即发送启动信号至预减速机构，点火器14、固定电磁铁8和环形电磁铁17通电启动，此时电梯轿厢2离固定电磁铁8较远时，一次降速单元率先作用，点火器14迅速点燃气体发生器13内的产气药，产生的大量气体在经过过滤网15过滤后从气体发生器13上端的充气孔16中喷出，对类球形降落伞11进行充气的同时气体冲击易碎泡沫板10，在极短的时间内膨胀的类球形降落伞11和气体共同作用破开易碎泡沫板10后，类球形降落伞11展开，电梯井1内的情况复杂，在电梯轿厢2下坠的过程中，尤其是气流不稳定，普通的降落伞难以保证顺利完全展开实现减速作用，利用环形电磁铁17的磁场分布特性，配合贴覆在类球形降落伞11下端的纳米磁性薄膜20，利用磁力促使类球形降落伞11快速顺利展开，不易受电梯井1内的气流等其他影响，伞体展开后的占用面积小于电梯井1的横截面面积，方便伞体顺利展开并实现减速作用，伞体在空间阻力和摩擦力的作用下通过强化拉绳拉拽电梯轿厢2对其进行减速，导向磁层21可以增强类球形降落伞11中心处的磁性，配合环形电磁铁17的中心处磁场分布特性，起到对类球形降落伞11在减速时的导向作用和矫正作用，使得类球形降落伞11在减速下坠的过程中大方向上始终保持竖直下落，不易发生偏移影响减速作用，甚至发生被电梯井1侧壁上的物体勾绊住的情况，值得注意的是，产气药燃烧产生的气体不仅起到对类球形降落伞11充气和破开易碎泡沫板10的作用，同时因气体的高温特性，会导致伞体下方的空气温度较高，与电梯井1内空气相比质量较轻，进而对伞体产生一定的浮力作用，起到对电梯轿厢2的降速辅助作用，二次降速单元由于固定电磁铁8的磁场分布特性，对电梯轿厢2的减速作用随着电梯轿厢2高度逐渐下降愈来愈强，随着电梯轿厢2带动环形电磁铁17越来越靠近固定电磁铁8，受到固定电磁铁8的排斥力也就越大，对电梯轿厢2的减速效果就越明显，当电梯轿厢2下降至电梯井1底端与缓冲器7接触时，吸能层18先与缓冲器7接触进行吸能缓冲作用，不仅可以缓冲电梯轿厢2的冲击力，同时可以保护电梯轿厢2使得其内的乘客不易受到伤害，一次预减速单元和二次预减速单元相互配合可以实现在电梯轿厢2下降的全程起到减速作用，弹性缓冲板1802弹性好强度高，在提供缓冲作用的同时自身不易损坏，缓冲气垫1801在受压缓冲后裂开，其内的氦气会夹杂灭火粉迅速逃逸至外界，具有灭火阻燃的作用，电梯轿厢2不易着火出现危险，因为电梯出现事故时极易出现火灾。

本发明可以实现在电梯出现意外故障导致轿厢失控坠落时，通过启动机构及时确保预减速机构的展开和运行，在轿厢下坠过程中利用空气阻力实现对轿厢的一次预减速，设置在轿厢底部的环形电磁铁与电梯井底缓冲器上设置的固定电磁铁相配合，利用巨大的磁场力实现对轿厢的二次预减速，同时根据环形电磁铁的磁场分布特性对一次预减速单元进行促进和矫正作用，最后通过环形电磁铁底部的吸能层和缓冲器共同作用，吸收轿厢坠落时的巨大冲击力并使其停止，显著降低对轿厢内乘客的伤害，减少人员伤亡。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有预减速功能的电梯失控坠落缓冲安全防护装置，包括电梯井(1)、电梯轿厢(2)、导轨(3)、电梯控制柜(4)、曳引机(5)、对重(6)和缓冲器(7)，其特征在于：所述电梯轿厢(2)内顶端固定连接有副控制柜(12)，所述副控制柜(12)内安装有启动机构，所述电梯轿厢(2)上安装有预减速机构，所述启动机构包括信息获取单元和电子控制单元，所述预减速机构包括一次预减速单元和二次预减速单元，所述一次预减速单元包括放置盒(9)、类球形降落伞(11)、气体发生器(13)和点火器(14)，且点火器(14)与电子控制单元连接，所述放置盒(9)固定连接在电梯轿厢(2)上端，所述放置盒(9)内底端固定连接有多个铸铁拉环(19)，所述类球形降落伞(11)包括伞体和强化拉绳，且伞体通过强化拉绳与铸铁拉环(19)连接，所述放置盒(9)上端开凿有展开孔，所述展开孔内壁上嵌装有易碎泡沫板(10)，所述类球形降落伞(11)密封覆盖在气体发生器(13)上，且点火器(14)安装在气体发生器(13)内，所述二次预减速单元包括固定电磁铁(8)和环形电磁铁(17)，所述环形电磁铁(17)固定连接在电梯轿厢(2)下端，且固定电磁铁(8)安装在缓冲器(7)上，所述类球形降落伞(11)下端贴覆有纳米磁性薄膜(20)，所述类球形降落伞(11)下端正中心处还设置有与环形电磁铁(17)相匹配的导向磁层(21)，所述电梯轿厢(2)下端还固定连接有吸能层(18)，且吸能层(18)套在环形电磁铁(17)外侧。

2.根据权利要求1所述的一种具有预减速功能的电梯失控坠落缓冲安全防护装置，其特征在于：所述信息获取单元包括加速度传感器和气流速度传感器，且加速度传感器和气流速度传感器均与电子控制单元连接。

3.根据权利要求1所述的一种具有预减速功能的电梯失控坠落缓冲安全防护装置，其特征在于：所述电子控制单元包括单片机、信号处理电路、保护电路、稳压电路、无线信号发射器和独立供电电源。

4.根据权利要求1所述的一种具有预减速功能的电梯失控坠落缓冲安全防护装置，其特征在于：所述固定电磁铁(8)连接有无线信号接收器，且无线信号接收器与无线信号发射器之间信号连接。

5.根据权利要求1所述的一种具有预减速功能的电梯失控坠落缓冲安全防护装置，其特征在于：所述气体发生器(13)内填充有产气药，所述气体发生器(13)内还安装有过滤网(15)，所述气体发生器(13)的壳体上端开凿有多个均匀分布的充气孔(16)。

6.根据权利要求5所述的一种具有预减速功能的电梯失控坠落缓冲安全防护装置，其特征在于：所述产气药的质量百分比计，包括以下组分：50％-60％的可燃剂、0.1％-5％的粘合剂、35％-50％的氧化剂和0.1-0.5％的石墨，所述可燃剂为平均粒度不大于30μm的5-氨基四唑，所述粘合剂为羟丙基甲基纤维素，所述氧化剂为高氯酸钾。

7.根据权利要求1所述的一种具有预减速功能的电梯失控坠落缓冲安全防护装置，其特征在于：所述伞体包括基层(1101)、外尼龙强化层(1102)和内尼龙强化层(1103)，所述内尼龙强化层(1103)和外尼龙强化层(1102)分别设置在基层(1101)的内外两端，所述外尼龙强化层(1102)和内尼龙强化层(1103)均添加有阻燃剂。

8.根据权利要求7所述的一种具有预减速功能的电梯失控坠落缓冲安全防护装置，其特征在于：所述基层(1101)通过芳族聚酰胺纤维凯夫拉-29纤维及超高分子量聚乙烯纤维编织而成，所述强化拉绳为直径12mm的有芯编织绳。

9.根据权利要求1所述的一种具有预减速功能的电梯失控坠落缓冲安全防护装置，其特征在于：所述吸能层(18)包括缓冲气垫(1801)和一对弹性缓冲板(1802)，且缓冲气垫(1801)位于一对弹性缓冲板(1802)之间。

10.根据权利要求9所述的一种具有预减速功能的电梯失控坠落缓冲安全防护装置，其特征在于：所述缓冲气垫(1801)内填充有按照比例9：1混合的氦气和灭火粉，所述弹性缓冲板(1802)均采用聚氨酯弹性材料制成，所述弹性缓冲板(1802)上开凿有多个释能微孔。