CN114314264A - 一种可“一井多梯”布置的摩擦爬轨驱动式无绳电梯系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可“一井多梯”布置的摩擦爬轨驱动式无绳电梯系统，井道中设有两组导轨，在每一组导轨的一侧还设有供电轨；轿厢与导轨位置相对应的两侧设置有滚轮和盘式制动器，滚轮通过压紧装置与轿厢连接，与供电轨相对的一侧设有受电靴，滚轮上设有转矩转速传感器和鼓式制动器；受电靴与供电轨相接触，滚轮与导轨相接触，盘式制动器卡在导轨外；由上至下在两组导轨的中部设有多组变向轨道，变向轨道的两端分别通过转辙机与一组导轨连接。轿厢利用滚轮和两侧的导轨之间的摩擦力上升或下降，这种驱动方式可以实现“一井多梯”布置，即一个井道可以同时运行多部轿厢；供电方式分别是在井壁两侧上设置供电轨，在轿厢运行时即可通过集电靴接收电能，无须使用长长的随行电缆。

Description

一种可“一井多梯”布置的摩擦爬轨驱动式无绳电梯系统

技术领域

本发明涉及一种无绳电梯系统，具体涉及一种可“一井多梯”布置的摩擦爬轨驱动式无绳电梯系统。

背景技术

随着我国城市现代化的不断发展，电梯这种垂直运输工具成为人们日常生活不可或缺的一部分。随着高层建筑和超高层建筑越来越多，未来电梯将在数百米的垂直距离上大量运输人员和货物，寻找一种高效的运输方式显得至关重要。

现有的电梯提升方式最主要是曳引驱动电梯，利用曳引钢丝绳、曳引轮槽之间的摩擦力为轿厢的运行提供动力，但曳引驱动电梯存在着如下不足：如果应用于数百米的高层建筑，曳引驱动电梯就需要更粗更长的钢丝绳，产生制造和维修成本增加、维修复杂、驱动电机功率增加等问题。曳引驱动电梯由于钢丝绳的存在一个电梯井道中只能运行一部轿厢，要想同时运行多部轿厢提升运载量就必须增加井道，使得成本成倍增加，降低了经济性。因此，若高层和超高层建筑仍然采用曳引驱动电梯，在人流高峰期通常会产生候梯时间长、人流拥挤等问题，亟需一种适宜高层建筑使用的新型运输电梯。

无绳提升电梯由于不再使用钢丝绳提升，可以实现“一井多梯”布置，即一个井道可以设置多个通道，每个通道上又可以同时运行多部轿厢。当人流较少时，只需运行少量的轿厢，每个轿厢只需在当前通道上垂直运行，多余轿厢停靠在井道底部的轿厢库；当人流量较多时，可投入轿厢库中的多余轿厢，此时由于采用无绳提升，当多部轿厢发生占道问题时，可通过相应的水平轨道变换方式，从当前通道变换到另一个空闲通道上继续运行，通过远程调控轿厢的运行轨迹可实现多部轿厢在井道的有序运行，有效提高了电梯的运输效率，从而避免了高层和超高层建筑上下班高峰期人流拥堵问题。

现有提出的无绳提升电梯的方式主要采用直线电机驱动电梯，例如，检索发现，申请号为202010359729.3的中国专利公开的是一种直线电机驱动电梯，但基于直线电机的无绳提升需要在电梯井道内安装很长的初级、次级绕组，难以保证定、转子间气隙均匀，进而会影响到运行性能。同时，利用直线电机利用电磁力推动电梯会产生一定的磁场辐射，这就需要另外在电梯中加装具有导磁材料的屏蔽钢板进行中和防护，使得轿厢自重增加。申请号为201721625185.0的中国专利公开的是回形井道电磁无绳电梯，该方式通过轿厢顶部及底部固定安装有铁块，大楼顶部安装继电器电连接的起重电磁铁和水平井道，轿厢便可水平运行至相邻的井道，从而实现井道中同时运行多部轿厢，但这种方式只能够在大楼顶部实现轿厢的水平运行，不能在井道中间实现轿厢变道。而且此方法需要轿厢先停止运行，等变换轨道完成之后再运行，降低了电梯运输的效率。所以，针对上述的提升方式所存在的问题，寻求一种能够在高层建筑应用且高效的无绳提升电梯具有重要意义。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种可“一井多梯”布置的摩擦爬轨驱动式无绳电梯系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种可“一井多梯”布置的摩擦爬轨驱动式无绳电梯系统，包括轿厢、井道、层门和呼梯盒；轿厢设置在井道中，井道中间楼层分别设有层门和呼梯盒，井道的最上方设置有供电室；井道中井壁相对两侧竖直并排设有两组导轨支架，每一组导轨支架上均设有导轨，在每一组导轨的一侧还设有供电轨，每一组导轨支架旁边的井壁上均间隔设有光电传感器；

轿厢为上下两层结构；轿厢上层设有控制器、电源管理装置、液压站和无线信号收发器，控制器与电源管理装置连接；轿厢下层前后两侧均设有轿门，并与层门位置相对应；轿厢与导轨位置相对应的两侧设置有滚轮和盘式制动器，滚轮通过压紧装置与轿厢连接，与供电轨相对的一侧设有受电靴，滚轮上设有转矩转速传感器和鼓式制动器；

受电靴与供电轨相接触，滚轮与导轨相接触，盘式制动器卡在导轨外；由上至下在两组导轨的中部设有多组变向轨道，变向轨道的两端分别通过转辙机与一组导轨连接；控制器与液压站、转矩转速传感器和无线信号收发器电连接；无线信号收发器、转辙机和光电传感器通过无线信号连接，液压站通过油路与压紧装置、鼓式制动器和盘式制动器连接。

进一步的，所述滚轮圆周外侧表面套有一层聚氨酯层，滚轮内轴线位置设有轴承，轴承上依次设有转矩转速传感器、电机定子和鼓式制动器，永磁体设置在轴承上且位于电机定子内部，滚轮的圆周边缘还设有轮缘。

进一步的，所述压紧装置包括压紧油缸和复位弹簧，复位弹簧设置在压紧油缸内套在活塞杆外，滚轮位于压紧油缸外部与活塞杆的前端连接。

进一步的，所述盘式制动器的“U”形主体的一个边内侧设有油缸，油缸的活塞杆上套有保护弹簧，活塞杆的端部设有活动制动片，与之相对的“U”形主体的另一个边设有固定制动片，设置油缸的“U”形主体的边的外侧设有安装架，安装架上设有导向销，导向销的另一端穿过设置油缸的“U”形主体的边。

进一步的，所述转辙机包括电动机、齿轮和动作杆，电动机输出轴通过齿轮与动作杆连接，动作杆与变向轨道的端部连接。

进一步的，所述轿厢上层的顶面开设安全窗。

进一步的，所述每组导轨的顶部和底部均设有缓冲器。

与现有技术相比，本发明放弃了原有的钢丝绳提升的方式，不再使用钢丝绳、曳引轮、随行电缆和对重等结构，通过在井壁两侧加装导轨，轿厢上加装滚轮，在滚轮上集成驱动装置，使轿厢利用滚轮和两侧的导轨之间的摩擦力上升或下降，这种方式可以在井道中同时运行多部轿厢，实现“一井多梯”布置，提高了运输效率；供电方式分别是在井壁两侧上设置供电轨，在轿厢运行时即可通过集电靴接收电能，无须使用长长的随行电缆；井道中可同时运行多部轿厢，通过控制转辙机搬动变向轨道，使轿厢在相邻导轨间实现变轨，在井道底部还设有轿厢库停靠多余的轿厢，在人流高峰期时轿厢库中的轿厢投入使用，这更加充分的利用了井道空间，极大地提高了运输能力。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明轿厢结构图；

图3为本发明提升系统俯视图；

图4为本发明导轨变道示意图；

图5为本发明滚轮和压紧装置结构图；

图6为本发明滚轮结构图；

图7为本发明盘式制动器结构图；

图8为本发明转辙机和变向轨道处局部放大图；

图中：1、轿厢；101、滚轮；1011、轮缘；1012、转矩转速传感器；1013、鼓式制动器；1014、永磁体；1015、电机定子；1016、聚氨酯层；102、压紧装置；1021、复位弹簧；1022、压紧油缸；103、受电靴；104、控制器；105、电源管理装置；106、轿门；107、液压站；108、安全窗；109、无线信号收发器；110、盘式制动器；1101、活动制动片；1102、保护弹簧；1103、固定制动片；1104、导向销；1105、安装架；2、供电室；3、导轨；31、变向轨道，4、供电轨；5、扣件；6、导轨支架；7、转辙机；701、电动机；702、齿轮齿条机构；703、动作杆；8、井道；9、井壁；10、缓冲器；11、光电传感器；12、层门；13、呼梯盒；14、轿厢库。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

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。

如图1至图7所示，本发明提供一种技术方案：包括轿厢1、井道8、层门12和呼梯盒13；轿厢1设置在井道8中，井道8中间楼层分别设有层门12和呼梯盒13，井道8的最上方设置有供电室2；井道8中井壁9相对两侧竖直并排设有两组导轨支架6，每一组导轨支架6上均通过扣件5设有导轨3，在每一组导轨3的一侧还设有供电轨4，每一组导轨支架6旁边的井壁9上均间隔设有光电传感器11。

如图2所示，轿厢1为上下两层结构；轿厢1上层设有控制器104、电源管理装置105、液压站107和无线信号收发器109，控制器104与电源管理装置105、液压站107、无线信号收发器109连接，无线信号收发器109和光电传感器11通过无线信号连接，轿厢1上层的顶面开设安全窗108以作为逃生通道使用；轿厢1下层用于乘载人员，下层前后两侧均设有轿门106，轿门106与井道8中前后两侧的层门12位置相对应以便于人员出入轿厢1；轿厢1与导轨3位置相对应的两侧设置有滚轮101和盘式制动器110，滚轮101通过压紧装置102与轿厢1连接，与供电轨4相对的一侧设有受电靴103；液压站107通过油路与压紧装置102和盘式制动器110连接；

如图5所示，压紧装置102包括压紧油缸1022和复位弹簧1021，复位弹簧1021设置在压紧油缸1022内套在活塞杆外，滚轮101位于压紧油缸1022外部与活塞杆的前端连接，通过压紧油缸1022的伸缩调节滚轮101和导轨3之间的距离和压力；

如图5和图6所示，滚轮101圆周外侧表面套有一层聚氨酯层1016以增大摩擦力，滚轮101内轴线位置设有轴承，轴承上依次设有转矩转速传感器1012、电机定子1015和鼓式制动器1013，永磁体1014设置在轴承上且位于电机定子1015内部，滚轮101的圆周边缘还设有轮缘1011，控制器104与转矩转速传感器1012电连接，液压站107通过油路与鼓式制动器1013连接；转矩转速传感器1012可实时监测滚轮101的旋转速度与负载大小并将信号传递给控制器104，通过控制器104的内部模块进行积分运算可以计算出理论上的轿厢1运行距离，控制器104再结合和光电传感器11传输的轿厢1位置信号，便可监测滚轮101打滑情况。

受电靴103与供电轨4相接触，受电靴103可在轿厢1运行时接收供电轨4传输的电能，为轿厢1的运行提供电能，滚轮101与导轨3相接触，盘式制动器110卡在导轨3外。

如图7所示，盘式制动器110的“U”形主体的一个边内侧设有油缸，油缸的活塞杆上套有保护弹簧1102，活塞杆的端部设有活动制动片1101，与之相对的“U”形主体的另一个边设有固定制动片1103，设置油缸的“U”形主体的边的外侧设有安装架1105，安装架1105上设有导向销1104，导向销1104的另一端穿过设置油缸的“U”形主体的边，安装架1105通过螺栓与轿厢1连接，“U”形主体通过导向销1104与安装架1105连接，并可沿导向销1104移动，盘式制动器110的“U”形主体卡在导轨3两侧，当轿厢1未运行时，活动制动片1101在保护弹簧1102的作用下紧压导轨3，导轨3被紧紧抱住，进而使轿厢1在井道8中悬停，同时滚轮101在复位弹簧1021的作用下收回，使滚轮101不必一直作用在导轨3上；当轿厢1运行时，油缸中进油，在油压的作用下活动制动片1101离开导轨3，“U”形主体也在油压反作用力的作用移动，于是固定制动片1103和导轨3也脱离接触，盘式制动器110解除制动。若系统中液压出现漏油情况，便会在保护弹簧1102的作用下（油压不足以克服保护弹簧1102的力），使得两侧制动片压紧导轨3，使轿厢1悬停，起到保护作用。

如图8所示，由上至下在两组导轨3的中部设有多组变向轨道31，变向轨道31的两端分别通过转辙机7与一组导轨3连接，无线信号收发器109和转辙机7通过无线信号连接；转辙机7包括电动机701、齿轮齿条机构702和动作杆703，电动机701输出轴通过齿轮齿条机构702与动作杆703连接，动作杆703与变向轨道31的端部连接，当电动机701通电后，电动机701高速旋转并带动减速器，减速器将高速转为低速并增大转矩，之后将转矩传给齿轮，通过齿轮带动齿条将转动转换为平动，齿条与动作杆703相连，在齿条的移动下带动动作杆703从而使变向轨道31搬动实现变道；若两个轿厢1间发生占道情况时，转辙机7接收无线信号收发器109传输的指令后，便可搬动变向轨道31，使经过的轿厢1变换到相邻的导轨3上，防止轿厢1运行时的相互干扰。光电传感器11在轿厢1经过时会被遮挡住其光源，由此可以监测轿厢1的运行位置，并将信号无线传输经过无线信号收发器109传输到控制器104。

在井道8底部设有轿厢库14，轿厢库14中可停留多余的轿厢1，在人员流动高峰期时，轿厢库14中的轿厢1也可以投入使用，极大提高了运输效率。

运行过程：顶部的供电室2给供电轨4供电，轿厢1通过受电靴103接收供电轨4传输的电能，电源管理装置105进而进行电压变换和稳压；轿厢1顶部的无线信号收发器109接收到层门12处的呼梯盒13无线传输的指令后传给控制器104；控制器104向液压站107发送启动指令，液压站107控制盘式制动器110，使其解除制动松开导轨3；液压站107控制压紧装置102利用液压油缸调节滚轮101和导轨3间的距离，进而调整滚轮101和导轨3间的压力；电源管理装置105给电机定子1015通电，滚轮101开始转动，利用和导轨3间的摩擦力使轿厢1开始运动，滚轮101上的转矩转速传感器1012实时滚轮101的旋转速度与负载大小并将信号传递给控制器104，同时，井壁9上还间隔设置有多个光电传感器11，在轿厢1经过光电传感器11时，光电传感器11便检测到轿厢1的位置，并将此信号无线传输给控制器104，控制器104结合转矩转速传感器1012和光电传感器11的信号，进行滚轮101打滑监测，井道8内有两对导轨3，若同时运行的其他轿厢1有占道情况，便可通过转辙机7搬动变向轨道31，使经过的轿厢1变道到相邻的轨道3上运行；当检测到轿厢1位置接近层门12时，控制器104给液压站107发出指令，控制鼓式制动器1013和盘式制动器110进行制动，轿厢1减速直至停止，轿厢1对应层门12的一侧轿门106开启。

保护过程：若出现设备故障或其他意外情况，保护弹簧1102依靠弹簧力会使盘式制动器110的活塞外移，迫使活动制动片1101压紧导轨3，同时“U”形主体受到反作用力沿着导向销1104移动，固定制动片1103也压紧导轨3，导轨3和活动制动片1101和固定制动片1103之间摩擦力使轿厢1静止在导轨3上，防止意外坠落。此外，在井道8底部和顶部均设有缓冲器10，缓冲器10能逐步吸收轿厢1对其的动能，迅速降低轿厢1的速度，更进一步的保障了安全。同时，轿厢1顶部设有安全窗108可以逃生或等待救援人员从该处进入。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可“一井多梯”布置的摩擦爬轨驱动式无绳电梯系统，包括轿厢（1）、井道（8）、层门（12）和呼梯盒（13）；轿厢（1）设置在井道（8）中，井道（8）中间楼层分别设有层门（12）和呼梯盒（13），井道（8）的最上方设置有供电室（2）；

其特征在于，井道（8）中井壁（9）相对两侧竖直并排设有两组导轨支架（6），每一组导轨支架（6）上均设有导轨（3），在每一组导轨（3）的一侧还设有供电轨（4），每一组导轨支架（6）旁边的井壁（9）上均间隔设有光电传感器（11）；

轿厢（1）为上下两层结构；轿厢（1）上层设有控制器（104）、电源管理装置（105）、液压站（107）和无线信号收发器（109），控制器（104）与电源管理装置（105）连接；轿厢（1）下层前后两侧均设有轿门（106），并与层门（12）位置相对应；轿厢（1）与导轨（3）位置相对应的两侧设置有滚轮（101）和盘式制动器（110），滚轮（101）通过压紧装置（102）与轿厢（1）连接，与供电轨（4）相对的一侧设有受电靴（103），滚轮（101）上设有转矩转速传感器（1012）和鼓式制动器（1013）；

受电靴（103）与供电轨（4）相接触，滚轮（101）与导轨（3）相接触，盘式制动器（110）卡在导轨（3）外；

由上至下在两组导轨（3）的中部设有多组变向轨道（31），变向轨道（31）的两端分别通过转辙机（7）与一组导轨（3）连接；

控制器（104）与液压站（107）、转矩转速传感器（1012）和无线信号收发器（109）电连接；无线信号收发器（109）、转辙机（7）和光电传感器（11）通过无线信号连接，液压站（107）通过油路与压紧装置（102）、鼓式制动器（1013）和盘式制动器（110）连接。

2.根据权利要求1所述的一种可“一井多梯”布置的摩擦爬轨驱动式无绳电梯系统，其特征在于，所述滚轮（101）圆周外侧表面套有一层聚氨酯层（1016），滚轮（101）内轴线位置设有轴承，轴承上依次设有转矩转速传感器（1012）、电机定子（1015）和鼓式制动器（1013），永磁体（1014）设置在轴承上且位于电机定子（1015）内部，滚轮（101）的圆周边缘还设有轮缘（1011）。

3.根据权利要求1所述的一种可“一井多梯”布置的摩擦爬轨驱动式无绳电梯系统，其特征在于，所述压紧装置（102）包括压紧油缸（1022）和复位弹簧（1021），复位弹簧（1021）设置在压紧油缸（1022）内套在活塞杆外，滚轮（101）位于压紧油缸（1022）外部与活塞杆的前端连接。

4.根据权利要求1所述的一种可“一井多梯”布置的摩擦爬轨驱动式无绳电梯系统，其特征在于，所述盘式制动器（110）的“U”形主体的一个边内侧设有油缸，油缸的活塞杆上套有保护弹簧（1102），活塞杆的端部设有活动制动片（1101），与之相对的“U”形主体的另一个边设有固定制动片（1103），设置油缸的“U”形主体的边的外侧设有安装架（1105），安装架（1105）上设有导向销（1104），导向销（1104）的另一端穿过设置油缸的“U”形主体的边。

5.根据权利要求1所述的一种可“一井多梯”布置的摩擦爬轨驱动式无绳电梯系统，其特征在于，所述转辙机（7）包括电动机（701）、齿轮（702）和动作杆（703），电动机（701）输出轴通过齿轮（702）与动作杆（703）连接，动作杆（703）与变向轨道（31）的端部连接。

6.根据权利要求1所述的一种可“一井多梯”布置的摩擦爬轨驱动式无绳电梯系统，其特征在于，所述轿厢（1）上层的顶面开设安全窗（108）。

7.根据权利要求1所述的一种可“一井多梯”布置的摩擦爬轨驱动式无绳电梯系统，其特征在于，所述每组导轨（3）的顶部和底部均设有缓冲器（10）。

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