CN114890271A - 六层楼室外临窗户型重力升降梯 - Google Patents

Abstract

一种六层楼室外临窗户型重力升降梯，是楼梯原创新技术。它是利用重力作为升降梯的能源，开辟了上下楼新路径。是在楼井的顶端安置一个固定轴的转动轮，轮上安置一条钢丝绳，钢丝绳两端各有一只升降梯的轿厢。下楼者在轿厢内，通过尼纶绳向上用力，使轿厢获得向下的重力，达到下楼的目标；而上楼者，通过尼纶绳向下用力，是另一侧轿厢获得向下的重力，达到上楼的目标。只有上楼者时，用铁砣组合成上楼者体重放到另一个轿厢内，通过上楼者向下用力，达到上楼的目标。用两厢合用一体导轨保证轿厢的安全、平稳运行；用钢丝绳延长或缩短控制器，实现一梯多户共享的目标。

Description

六层楼室外临窗户型重力升降梯

技术领域

本发明专利属于建筑领域楼梯原创新技术。

背景技术

目前，建筑高层楼房，上下楼采用的是清一色电梯上下楼方式，而五、六层楼，大多依然是台阶式徒步上下楼方式，安置电梯的是少数。这种单一的电梯上下楼方式，也有着不少的缺失。遇上停电断电，遇上电线短路或火灾，电梯的救生功能往往全部丧失。若电网遭攻击破坏，上下楼会戛然而止。而且，安装电梯的价格高昂，月月年年的电费带来很大负担，电梯的保养维修更是伤人脑筋。

近期，拥出繁多的楼梯新技术，如液压、螺旋、电动椅升降梯，但它们都需要有充足能源作支撑。2020年，我发明了一种楼房通用浮力梯(申请号：202020329605.6)，很多人反映用水量太大，水源难以解决。大家都在期盼一种节能、轻便、耐用、安全楼梯技术问世。

发明内容

本发明的目的是利用大自然中用之不竭的重力(地心的引力)资源作为重力升降梯的能源，达到上下楼的目标，为大家开辟上下楼的新路径。

本发明的目的是这样实现的：首先，在室外临窗建筑重力升降梯的梯井，梯井的顶端设置二根与楼面相同走向而同地平面平行的横梁，横梁其间安置一个与楼面平行的固定轴的转动论，转动轮上安置一条钢丝绳，钢丝绳两端各有一只升降梯的轿厢。轿厢在转动轮上是平衡的(重力是相等的)。当我们在一侧的轿厢加大重量时，就会打破平衡的状态，同时牵动钢丝绳，钢丝绳同时又牵动转动轮开始转动。这样，一个轿厢向下运动的同时，另一个轿厢同时向上运动，可以同步实现上下楼的目标。同时，两个轿厢分别安置了二根启动、调速、安全尼纶绳，尼纶绳上端固定于转动轮横梁区，下行通过轿厢上尼纶绳所经过的四个点，将其固定于下端的弹性床垫上。并且，尼纶绳具有适宜的粗度，而且手感要好，以便于向上发力与向下发力。

如果用之解决垂直10户上下楼时，两个轿厢的平衡状态不容易实现，操作起来非常复杂；如果我们采用单户型的设计安排，那就非常适用了。单户型所需上下楼的人员不多，单个轿厢的负重量上限可设计为125公斤，轿厢本身的重量设计为100公斤，单个轿厢的总重量是225公斤。那么，梯井的总负重是450公斤。

如果是第一次使用重力升降梯，应当将重力升降梯调整的状态为：一只轿厢在地面一楼，另一只轿厢悬挂空中，并与自己的楼窗相对。同时，并为计划中的第一位下楼者，用铁砣组合成下楼者的体重，并放置于地面的轿厢内。

第一位下楼者，进入轿厢内，两手通过两根启动、调速、安全尼纶绳向上用力，以增加轿厢的重量，打破两厢的平衡，获得向下的重力，直到安全到达地面。其原理为：通过向上用力，启动轿厢向下运行，运行中你所用力被消耗掉，两轿厢重归平衡。你必需不断发力，重复这样的操作，才能安全到达地面。通过摸索找到适合自己的运行速度与运行节奏。是通过增加重力实现上下楼的目标，但轿厢决不是一个自由落体。牛顿定律所示：自由落体下降速度是惊人的，人体是承受不了的。安全到达地面后，首先通过控制轿厢运行手动杆，将轿厢锁定牢固；而且，要等到楼上的家属把铁砣取出，你再走出轿厢，这个程序是刚性的，不可改变的。第一位下楼者，又要上楼时，你走进空厢中，通知楼上家人，再把铁砣组合成你的体重放入空厢中。打开锁定的控制轿厢运行手动杆，可两手通过两根启动、调速、安全尼纶绳向下用力，以减轻轿厢的重量，使另一侧轿厢获得向下的重力，你便可以轻松上楼了。

如果是一户单身者，下楼后，只要将轿厢锁定牢固，走出轿厢就可以了；另一只轿厢就悬挂在你窗前，等你上楼所用。

一户家中，出现一个下楼，一个上楼，可呈现重力升降梯的最佳效益。同时，两边轿厢共同发力，轿厢运行更顺畅，速度更快些。

通过一段时间的实践，你可以从1公斤开始，向下行的轿厢投放重量，直到下行的轿厢能够自行启动下行运动为止。通过这样循序渐进的试验，便检测出一组数据：下行的轿厢在负重量不同情况下，各自要投放多少重量，才能打破两轿厢的平衡。从而使乘员上下发力的时候，找到以比较小的发力，完成一次发力运行操作的程序。

两个轿厢的重力差，是人为发力产生的，有一个从启动开始，由小增大，再由大减小，直至归零的过程。这样过程，一层楼高度，可以是三次；青壮年，可以是两次。电梯每秒1.5米的速度，在这里只是参考值。

轿厢与钢丝绳对接点是轿厢的重心。重心理论上是一个点，以此点为圆心划圆，便是重心区。两厢的乘员及其铁砣，都应以重心为站位，才能保证轿厢的基本平衡，实现轿厢的稳定运行。

如此说来，人口多的户是不能同时下楼上楼的；小孩和老人必需在家人的监护下上楼或下楼；同楼层的邻居可以借用你的重力升降梯上下楼，上层下层的邻居也可以借用你的升降梯上下楼，垂直相邻的各层都可以利用你的重力升降梯做为救助与逃生的路径。如此说来，两个轿厢上下运行中，必需其中一方有乘员；两个轿厢都没有乘员，是不能实现运行的。

如此说来，由于梯井的总负重比较小，它的造价会因此大幅下降；由于轿厢的容量比较小，它的造价也会因此大幅下降；由于不再去安置大功率的电动设备，也会节省一大笔开支；由于重力升降梯构造简便，保养维修方面会节省很多资金；由于省去了月月年年的电费，大大缩减了开支。断电、停电不会困扰我们了；一旦发生火灾，有了安全的逃生路径，重力升降梯用起来更加自由、安全、方便了。

由于梯井与轿厢负重的减轻，它的安全系数将会大幅度提升。

同时，楼上楼下各备好乘员自己的一套铁砣替身是必需的。

同时，楼下还要为两只轿厢安置弹性床垫，以备轿厢软着陆。

标题中的“室外临窗”，是指窗的对面可以建筑重力升降梯，如果要避免影响采光时，可以在窗的右侧或左侧建筑重力升降梯。

在第一次提出专利申请后，到过不少楼梯制造企业参观调研，发现导轨现有技术中，并没有本发明所适用的导轨产品，因此，又创造了本发明所适用的“两厢合用一体导轨”。

很多人向我提出：如果同一重力升降梯能够实现多户共享，那就更加理想了。通过在轿厢上方安置“钢丝绳延长或缩短控制器”的办法，实现了这样的目标。如延长一层楼高度的钢丝绳长度，右侧轿厢便从6楼降至5楼，5楼便可实现户型重力升降梯的功能，以此类推，直达第2楼，从而实现了垂直户从6层至2层共享同一升降梯的目标。如果在楼房背面单元楼门口建造升降梯时，便可利用楼道窗口，实现左右拾户共享同一升降梯的目标。

对原创性的科技成果，必需具备全新法则：一日内，可以统一安排六次上下楼，早晨上班、上学前；中午下班、放学前；下午上班、上学前；下午下班、放学前；晚上安排一次下楼；同时，安排一次上楼。

共享同一升降梯，需要制订统一的、行之有效的规则：第一，以户为单位，依次有序安排上下楼；第二，上下两个轿厢到达终端位置停稳后，首先，用控制轿厢运行手动杆将轿厢锁定牢固，然后，安排铁砣的去留，人员离开；第三。钢丝绳的延长或缩短，必需在落地一侧轿厢操作，而且，利用人力牵引装置，控制另一侧的空壳轿厢缓缓下降或升高，才能既安全又方便；第四，轿厢的运行速度，以每秒1.5米为参考，不必强求一律；当下行的轿厢内不是乘员时，上行轿厢内的乘员，必需利用两根启动、调速、安全尼纶绳不断向下用力，以减轻自身重量，使下行的轿厢产生连绵不断的重力能量；第五，所有乘员，应当树立牢固的轿厢平衡的理念，轿厢重力差的理念，严防恶性安全事故的发生。

附图说明

图1六层楼室外临窗户型重力升降梯原理示意图

图中，1一层楼窗，2二层楼窗，3三层楼窗，4四层楼窗，5五层楼窗，6六层楼窗，7升降梯井架，8、9转动轮横梁，10转动轮轴承，11、12固定转动轮的双耳，13转动轮，其直径为1.2米，14连接轮辋与毂的辐条，15钢丝绳，16防钢丝绳逃逸轨道环形眼，17升降梯轿厢，其宽度为1米，长度为1.2米，高度为2米；轿厢门的高为1.85米，宽为0.8米。

说明：重力升降梯，可以用杠杆的原理去说明，图中13转动轮的直径就是杠杆，转动轮的固定轴是其支点，两边的轿厢，是它的平，两个轿厢是平衡的。如果其中的一个平，增加了重力，就失去了平衡，开始倾斜；转动轮直径以上的那个半圆便开始转动，以下的半圆当然随之转动，如辘轳那样。一个轿厢上楼，一个轿厢下楼，同步进行。带有轿厢的转动轮转动，需要加外力，这个外力，通过下楼的乘员，利用两根启动、调速、安全尼纶绳向上用力来实现，利用重力实现同步上下楼的目标。

图2六层楼室外临窗户型重力升降梯梯井架结构示意图

图中，8、9转动轮横梁，10转动轮轴承，11、12固定转动轮的双耳，13转动轮，其直径为1.2米，14连接轮辋与毂的辐条，15钢丝绳，16防钢丝绳逃逸轨道环形眼，17升降梯轿厢，其宽度为1米，长度为1.2米，高度为2米；轿厢门的高为1.85米，宽为0.8米。18环形眼的U型钢片与梯井框对接点，19环形眼的U型钢片与梯井框对接点。

说明：重力升降梯同电梯一样，离不开梯井。电梯上下楼，都是通过电动拽拉轮实现的，此发明是通过转动轮的转动实现的，是通过重力实现的，重力这个能源是天然的，用之不竭的。梯井，是可以上窄下宽，而电梯所不能，因为电梯的梯井成了其轿厢导轨的一部分。当然，在实施中，重力升降梯的梯井一般也是垂直的。因为，占用公摊面积是难被允许的。

图3防钢丝绳逃逸轨道环形眼U型钢片放大示意图

图中，16防钢丝绳逃逸轨道环形眼，18环形眼的U型钢片与梯井框对接点，19环形眼的U型钢片与梯井框对接点。

说明：钢丝绳逃逸轨道是重力升降梯存在的重大风险之一，必需加以防范。

图4六层楼室外临窗户型重力升降梯轿厢结构示意图

图中，20轿厢与钢丝绳对接点，是轿厢的重心，21轿厢与楼窗对接门，22轿厢落地时进出的门，23启动、调速、安全尼纶绳，24尼纶绳的穿孔，尼纶绳的上端固定于转动轮的横梁区，另一端固定于下端的弹性床垫上，25控制轿厢运行手动杆，26手动杆的滑行门，27手动杆的滑行抓手，28与轿厢联为一体的导轨盒，29与轿厢联为一体的钢丝绳延长或缩短控制器。

说明：电梯的结构，特别是电路的结构非常复杂，出现的故障最多。重力升降梯的轿厢，是根本不存在电路系统的。其中，20轿厢与钢丝绳对接点，是轿厢的重心。是很重要的一个接点，因为它是轿厢的重心。在制作轿厢的时候，用料布局上必需不忘轿厢平衡的理念，只有轿厢平衡的好，才能保证它的运行中的稳定，保证轿厢与其导轨间的摩擦减小到最低，从而保证产生的噪音最小。其中，23启动、调速、安全尼纶绳，轿厢中的乘员是通过它发力的，是利用重力根本举措。

图5重力升降梯轿厢导轨盒放大示意图

图中，30与轿厢相连接的螺丝孔

说明：30与轿厢相连接的螺丝孔，两个轿厢导轨盒的4个螺丝孔，保证了与其导轨有着牢固的连接。并且指出，是通过导轨盒右侧的缝将两个螺丝通过与轿厢相连接的螺丝孔穿过去的，再拧紧其上的两个螺丝帽。

图6导轨盒内壁展开结构放大示意图

图中，30与轿厢相连接的螺丝孔，31弹性弓状钢片，32与导轨盒内壁连接的螺丝孔，33弹性弓状钢片两端的固定轴上可转动的硬胶轮。

说明：本图详细说明了导轨盒内部的构造。

图7弹性弓状钢片放大示意图

说明：其图是表示，弹性钢片的弓状形态，是产生弹性的基础。

图8钢丝绳延长或缩短控制器放大示意图

图中，34固定轴耳，35固定轴，36固定轴上的固定齿轮，37固定轴上可滑动的圆柱轮，其直径为16cm，其周长≈0.5米，缠绕2圈钢丝绳为1米，6圈为3米，3米约为1层楼高度，38圆柱轮两端的固定齿轮，39缠绕在可滑动的圆柱轮上的钢丝绳，钢丝绳应缠绕12圈，2层楼的高度，两个轿厢，是4层楼的高度，以备轿厢延长或回缩所用，40固定轴上的固定齿轮与圆柱轮上固定齿轮的锁杆，其长度略小于两个固定轴耳间的距离，用以锁定四个固定齿轮。

说明：为了实现多户共享同一升降梯的目标，钢丝绳的可延长或缩短是最根本的途径。通过在轿厢上方安置“钢丝绳延长或缩短控制器”的办法，实现了其目标。

图9轮齿形态示意图

图中，41轮齿长度为5cm。

说明：设定轮齿长度为5cm，是为了说明固定轴上的固定齿轮与圆柱轮上固定齿轮，其齿的长度及数量是相同的，而且，四个固定齿轮的直径是相同的。只有这样，锁杆才能在一条直线上同时锁定它们，保证轿厢的安全运行，杜绝恶性安全事故发生。

图10重力升降梯轿厢导轨示意图

重力升降梯同电梯一样，必须有自己的导轨，才能保证轿厢的安全运行，平稳运行；同时，保证运行中产生的噪音最小。在几十天的调研中，没有发现本发明所适用的轿厢导轨，只有创造本发明所适用的导轨。这是重力升降梯轿厢所适用的“工”字型两厢合用一体导轨。

它的宽度是20cm，应安置在转动轮下梯井的横梁上，下方固定在弹性床垫上。它的高度是这样计算出来的：轿厢在第六层楼的高度，是从六层楼的窗底开始，轿厢的高度为：2米+与轿厢联为一体的钢丝绳延长或缩短控制器高度0.2米＝2.2米；2.2米+六层楼窗下墙体0.9米＝3.1米；3.1米+1、2、3、4、5层楼高15米＝18.1米，导轨的高度＝18.1米。那么，梯井的高度是：18.1米+转动轮高度1.2米＝19.3米，那就超过楼高度1.3米了。

导轨18.1米的高度是应当分段来组装的，它的分段又必需考虑导轨盒修理、更换的需求。

首先，导轨盒是在导轨上滑行的，导轨盒应首先安置(套)在导轨上，并预先将与轿厢相连接的那两个螺丝钉，通过其右边的缝穿越与轿厢相连接的螺丝孔，以便准备与轿厢相连体。

如果导轨盒需要修理或更换时，那就首先使导轨盒脱离轿厢。那么导轨盒又如何从导轨上拿下来呢？这就是导轨分段组装要考虑的问题。

这样以来，导轨的分段可以这样安排：设置导轨盒的高度为30cm。首先，在弹性床垫上垂直连接40cm高度的导轨；再连接35cm高度的导轨；导轨的总高度18.1米-0.4米-0.35米＝17.35米，再将17.35米分成3段：6米+6米+5.35米，将3段分别连接到导轨上。其中，0.35米一段导轨，是专为拆下来，以备从导轨上取下导轨盒而专用的；修理或更换的导轨盒，再从此处安置到导轨上去。

图11铁砣系列示意图

图中，42铁砣50公斤，43铁砣25公斤，44铁砣15公斤，45铁砣10公斤，46铁砣5公斤，47铁砣2.5公斤，48铁砣1.5公斤，49铁砣1公斤，50铁砣0.5公斤。

说明：铁砣系列可分别放置于与楼层窗相对应的连接梯井的带栅栏的廊道上，梯井的底层也需放置足够使用的铁砣系列。

具体实施方式

下面结合附图说明具体实施步骤及须着重说明的一些细节

按照附图中，须首先建筑7升降梯井架。第一步对该楼是否附和建筑升降梯的条件进行核实后，制定施工方案。在窗的正面或两侧建筑升降梯，离楼距都不可超越2.5米的距离。梯井的底盘最少有四根下桩，而且深度应在1.2米以上，其上，并须灌铸钢筋水泥0.8米以上，其高度不要超过地平面。梯井分段进行焊接或组装。梯井与窗之间要建带有栅栏的廊道，把梯井与楼体融为一体，但谁也不是谁的附属物，而是相互依托，相互屹立。原则是不改变楼体的结构，但对窗下的墙体可以统一减去适当高度，窗下墙体一般是0.9米，窗高1.4米，墙体减去0.45米，窗的高度增加到1.85米，与轿厢门的高度相同。

按照附图2中，在梯井顶端焊接或连接二根转动轮的横梁8与9，焊接或连接转动轮的双耳11与12，安装带转动轮轴承10的转动轮13。

按照附图3中，安装防钢丝绳逃逸轨道环形眼16.通过环形眼U形钢片上的18与19同梯井框对接，将钢丝绳15放置于转动轮槽内，两端分别穿过防钢丝绳逃逸轨道环形眼16，两端分别按说明书的要求缠绕到钢丝绳延长或缩短控制器的固定轴上可滑动的圆柱轮上。

按照附图4中，安装启动、调速、安全尼纶绳23.首先将尼纶绳上端固定于转动轮横梁区，下行通过轿厢上尼纶绳的穿孔24，将其固定于弹性床垫上。

按照附图10中，安置轿厢的导轨，两个轿厢内面的距离是20cm，在其中央安置导轨。首先，弹性床垫上垂直连接40cm高度的导轨；再连接35cm高度的导轨；这时，应按照说明书的相关要求，在导轨左右两边各放置(套上)轿厢的两个导轨盒；再连接两段6米的导轨，最后连接5.35米的导轨，导轨的高度将达到18.1米。最后，将导轨连接在转动轮下的梯井的横梁上。

最后，将导轨盒连接在轿厢上。此时，梯井的高度是19.3米，已超过楼高度1.3米了。梯井上端设置了梯井盖，以防雨、雪、雹、风的侵袭。

关于重力升降梯的钢丝绳长度，它应是一个精准的尺度。轿厢在负重最大值情况下，下落到弹性床垫上，弹性床垫的弹性幅度当压缩至80％情况下，钢丝绳应当不会再增长；而上边轿厢应当由防钢丝绳逃逸轨道环形眼U型钢片所制约不能继续升高。只有如此，才能实现轿厢的软着陆，减轻其震动。

整个楼梯的包裹，应当由业主讨论决定，用什么材料，材料透明度，要尊重大家的意见。

Claims (2)

1.一种六层楼室外临窗户型重力升降梯，与目前的电梯、液压、螺旋、电动椅升降梯，都需要强劲动力的支持，其特征是：发明利用的是大自然中用之不竭的重力作为升降梯的能源，达到上下楼的目标：首先，在室外临窗建筑重力升降梯的梯井，梯井的顶端安置二条与楼面相同走向而同地面平行的横梁，横梁其间安置一个与楼面平行的固定轴的转动轮，转动轮上安置一条钢丝绳，钢丝绳两端各有一只升降梯的轿厢，两只轿厢的重量相等，是互相平衡的；在一侧的轿厢加大重量时，就会失去平衡的状态，轿厢会牵动钢丝绳，钢丝绳同时又牵动转动轮开始转动，轿厢开始向下运动，另一只轿厢同时向上运动，便可以同步实现上下楼的目标；第一次使用重力升降梯，应当将重力梯调整的状态是：一只轿厢在地面一楼，并预先为第一位下楼者，用铁砣组合成下楼者的体重，放置于轿厢内；另一只轿厢悬挂于自己窗前待用；第一位下楼者进入轿厢内，两手通过两根启动、调速、安全尼纶绳向上用力，以增加轿厢的重量，使其获得向下的重力，直到安全下楼；你要等到楼上的家人把轿厢中的铁砣全部取出，再走出轿厢；这个程序是钢性规定，不可改变的；当下楼者又要上楼时，你走进空厢中，通知楼上家人，用铁砣组合成你的体重放入空厢中，你可两手通过两根启动、调速、安全尼纶绳向下用力，以减轻轿厢的重量，从而使另一侧轿厢获得向下的重力，你便可以轻松上楼了；一户家中，出现一个下楼，一个上楼，可呈现重力升降梯的最佳效益；是个一户单身者，下楼后，只要将轿厢用控制轿厢运行手动杆锁定牢固，走出轿厢就可以了；另一只轿厢就悬挂你窗前，等你上楼时所用；一户中的老人或小孩，可以在年轻力壮的家人监护下上下楼；在两个轿厢的上面，安置了钢丝绳延长或缩短控制器，从而，实现了一梯多户共享的目标。

2.权利要求1所述的六层楼室外临窗户型重力升降梯，与目前的电梯都需要有适用的导轨。其特征是：本发明的导轨是一种两厢合用一体导轨，它能完全保障两个轿厢的安全运行，稳定运行；导轨盒的构造，保障两个轿厢运行中摩擦力达到最小，因此，产生的噪声最小。

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