CN1154609C - 循环运行多用途电梯 - Google Patents

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CN1154609C CNB981219438A CN98121943A CN1154609C CN 1154609 C CN1154609 C CN 1154609C CN B981219438 A CNB981219438 A CN B981219438A CN 98121943 A CN98121943 A CN 98121943A CN 1154609 C CN1154609 C CN 1154609C
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Abstract

一种循环运行多用途电梯,属于电梯技术领域,本发明循环电梯系指采用机械式曳引齿轮作为驱动部件,曳引链条悬吊在巨型齿轮或过渡导轨上,一侧悬吊一只或多只轿厢,另一侧也悬吊一只或多只轿厢,并利用两个(或数个)井道形成平面(或立体)循环回路,由环形闭合曳引链条和曳引齿轮之间的机械啮合力或由在磁场中的直流导线群产生的上升力驱动轿厢作一定方向上下间歇或连续循环运行的垂直输送乘客或货物的运输工具。

Description

循环运行多用途电梯
(一)技术领域
本发明属于电梯技术领域。
(二)背景技术
电梯是一种机电结合紧密的大型工业产品,近几年曳引机技术以及计算机技术在电梯技术中的广泛运用,电梯的运行和控制体系日臻完善。纵观电梯的发展史,自从1852年世界上第一台电梯在德国柏林面世,至今不过一百多年,但由于电梯技术发展迅速,功能也越来越齐全,令人赞叹。随着现代化城市的高速发展,每天都有大量的人流和物流需要运输,而在当今,为节约城市用地和适应经贸事业迅速发展的需要,一幢幢高楼拔地而起时,在每幢高层建筑物内的垂直输送将是一个突出问题。从某种意义上说,在超高层建筑里,电梯的作用在一定程度上比建筑物本身更为重要。由于超高层建筑电梯井道的占用面积相对于大楼使用面积的比例较大,如设计稍微疏忽的话,就很容易降低建筑物的使用功能或造成垂直交通拥挤。
上海浦东金茂大厦高420.5米,共88层,其中电梯50台,自动扶梯18台。
纽约世界贸易中心大楼,高410米,共110层,每天约13万人需要垂直输送,其中电梯208台,自动扶梯49台。
目前,世界上共有300多万台电梯在使用。在美国估计每年有850亿人次乘坐电梯和自动扶梯,电梯已经成为人们工作生活中十分重要的垂直交通工具。而且随着国民经济的飞速增长和人们对物质生活的需求提高,电梯不但成为高层建筑中不可缺少的垂直交通运输设备,也将成为低层建筑中的代步工具。
从心理学思维模式的角度而言,乘客在等待电梯时产生的烦躁心情与实际候梯时间的平方成正比。又据心理学测试,站在四面封闭的电梯轿厢里的人,50秒内将感到压抑与烦躁。
对于高层建筑,尤其是超高层建筑一旦发生火灾,大楼里的人员因不能及时输送到安全地带而造成大量人员伤亡。
在惯用的电梯提升装置中,钢丝绳净重限制了电梯的实际运行距离,为了达到建筑物中超过这一限制高度的楼层,通常将乘客输送到换乘厅,乘客在那里步行到其他能将他们输送到建筑物中更高目的楼层的电梯处。但这种乘客间的来回走动非常无序,并打乱了建筑中上下客流的稳定性。所有想上行的乘客需由电梯经建筑物的较低楼层向上输送,因此建筑物越来越高时,越来越多的人必须经较低楼层输送,这就要求建筑物中提供越来越多的电梯井道。为了减少向高层输送足够多的乘客所需的电梯井道数量,需要提高每一电梯井道的使用效率。例如:公知的双层隔板轿厢就可以使高峰期间的乘客输送数量增加一倍,从而将所需的井道数量几乎减少一半。在电梯井道中有多个移动轿厢的方案包括双悬挂系统,由于钢丝绳比率的原因,使较高轿厢的移动距离是较低轿厢移动距离的两倍,并且用装在井道侧壁上的直线感应电机驱动电梯轿厢,从而可取消钢丝绳,然而双悬挂系统不适合在很高的建筑物中运载乘客直达顶层,并且由于没有配重,电机的元件和能量消耗都会很大。
现在一般意义上的电梯系指采用摩擦式曳引轮作为驱动部件,钢丝绳悬挂在曳引轮上,一端悬吊电梯轿厢,另一端悬吊对重装置,在一个井道内由钢丝绳和曳引轮槽之间的摩擦产生曳引力驱动电梯轿厢作上下运行的垂直运输工具。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种输送能力强、候梯时间短、更加安全可靠、更加方便快捷的垂直运输工具。
本发明循环运行多用途电梯(以下简称循环电梯)是一种以曳引齿轮同曳引链条产生的机械曳引力或以辅助动力机构、在磁场中的直流导线群产生的上升力驱动电梯轿厢在建筑物的不同楼层间运载较大乘客(或货物)上下、停留,并根据需要沿一定方向间歇或连续循环运行的垂直运输工具。
本发明与现有电梯技术相比,其优点、特征或积极效果在于:
一.适用范围广,适用于低层、高层乃至超高层建筑物中客(货)流的垂直运输,以及建筑施工、汽车制造业、造船业、采矿业、电站、消防、冷库等领域垂直输送客(货)流。
二.曳引形式用机械曳引替代摩擦曳引,避免惯用电梯钢丝绳与曳引轮的打滑现象,直接利用曳引链条机械曳引力驱动电梯轿厢在建筑物中自由上下循环运行、停留,达到垂直输送客(货)流的目的。
三.直接用轿厢取代惯用电梯中的配重,并且轿厢的对称配置使得轿厢在循环运行中接近随遇平衡,以及过渡导轨的设计,使电动机曳引力及起动曳引力相对较小,能量消耗相对较小、成本也相对较低。
四.过渡导轨的设置,使循环电梯轿厢可实现平稳转向、高速上下循环运行的目的。
五.循环电梯在两个井道内可设置较多的轿厢,尤其对于低速运行的循环电梯,轿厢可以满铺。
六.客(货)流输送能力强,井道使用效率高,安全可靠。
七.电梯井道设置较少,可按人们的需求设置,尤其对高层或超高层建筑,占用建筑物面积较少,节约建筑造价。
八.乘客等待电梯时间短,能完全按乘客自己的意愿进行上行、下行分流,方便快捷地将乘客送至目的楼层。
九.能满足消防防火救护的需求,避免人员伤亡。
十.辅助动力机构以及在磁场中直流导线群的设置,从理论上讲,利用两个电梯井道垂直输送客(货)流的距离可无限延伸,不受限制,乘客或货物可直接到达目的楼层,而不需转乘其他电梯。
(四)附图说明
以下通过结合附图对解释性实施例的详细说明可以进一步认识本发明的目的、特征和优点:
图1.循环电梯基本结构及原理示意图
图2.一组循环电梯运行系统井道、轿厢平面布置示意图
图3.一组循环电梯运行系统利用巨型齿轮运行的正立面结构示意图
图4.一组循环电梯运行系统利用巨型齿轮运行的侧立面结构示意图
图5.循环电梯曳引机设置在建筑物顶部的机房平面结构示意图
图6.循环电梯曳引机设置在建筑物底部的机房平面结构示意图
图7.曳引链条组合形式示意图
图8.一组循环电梯运行系统利用过渡导轨运行的顶部结构平面示意图
图9.一组循环电梯运行系统利用过渡导轨运行的正立面结构示意图
图10.一组循环电梯运行系统利用过渡导轨运行的侧立面结构示意图
图11.曳引链条、滚动轮、过渡导轨与槽型建筑牛腿的位置示意图
图12.利用传动链条曳引轿厢运行的循环电梯机房平面示意图
图13.利用传动链条曳引轿厢运行的循环电梯机房正立面示意图
图14.利用传动链条曳引轿厢运行的循环电梯机房侧立面示意图
图15.辅助动力机构平面结构示意图
图16.辅助动力机构正立面结构示意图
图17.辅助动力机构侧立面结构示意图
图18.利用磁场中直流导线群驱动循环电梯轿厢运行的平面结构示意图
图19.利用磁场中直流导线群驱动循环电梯轿厢运行的正立面结构示意图
图20.利用磁场中直流导线群驱动循环电梯轿厢运行的侧立面结构示意图
图21.循环电梯运行系统槽型轨道在环形轨道内布置的正立面结构示意图
上述图1到图21中的标号说明:
1电梯轿厢    2轿厢门   3层门  4曳引链条  5电梯井道  6井道壁
7客货流通道    8悬吊臂     9悬吊杠杆    10循环电梯建筑物顶部
11循环电梯建筑物底部    12上巨型齿轮        13上巨型齿轮短轴
14下巨型齿轮  15下巨型齿轮长轴  16上巨型传动齿轮  17上曳引机曳引齿轮
18上曳引机曳引齿轮轴    19楼层    20连系杆    21建筑牛腿
22乘客(货物)示意  23断开线  24驱动电动机  25制动器  26减速箱
27控制屏    28选层器    29上机房壁    30上机房门    31上机房窗
32下机房检修门  33链轴  34链片  35过渡导轨  36延长连接轴  37滚动轮
38下曳引机曳引齿轮  39下曳引机曳引齿轮轴  40槽型建筑牛腿  41圆形导轨
42主传动齿轮  43次传动齿轮  44延长轴  45传动滚动轮  46传动链条
47小型曳引机   48小型曳引机轴  49主动力齿轮  50反向动力齿轮
51次动力齿轮  52动力传动轴    53辅助动力齿轮    54闭合环形磁极
55直流导线群    56供电导轨或供电导线    57电刷    58槽型导轨
59槽型圆弧导轨    60弹性导轮  61弹性中间导轮
图1.循环电梯基本结构及原理示意图如图1所示,本发明循环电梯系指由电动机、减速箱、制动器、轿厢、控制装置等部件组成,采用机械式曳引齿轮作为驱动部件,曳引链条4悬吊在上巨型齿轮12或过渡导轨35上,一侧悬吊一只或多只电梯轿厢1,另一侧也悬吊一只或多只电梯轿厢1,并利用两个(或数个)井道5形成平面(或立体)循环回路,由环形闭合曳引链条4和曳引齿轮17或38之间的机械啮合曳引力或由辅助动力机构、在磁场中的直流导线群产生的上升力曳引电梯轿厢1作一定方向上下间歇或连续循环运行的垂直输送乘客或货物的运输工具。图中用虚线表示的电梯轿厢1系指在对称配置的图中用实线表示的两只电梯轿厢1的基础上可根据需求增加电梯轿厢1数量,并尽量对称配置,达到增强客(货)流输送能力、减少候梯时间的目的。
图2.一组循环电梯运行系统井道、轿厢平面布置示意图
图3.一组循环电梯运行系统利用巨型齿轮运行的正立面结构示意图
图4.一组循环电梯运行系统利用巨型齿轮运行的侧立面结构示意图
图5.循环电梯曳引机设置在建筑物顶部的机房平面结构示意图
图6.循环电梯曳引机设置在建筑物底部的机房平面结构示意图
如图2、3、4所示,在循环电梯两电梯井道5内根据需求可各设一只或数只电梯轿厢1,并尽量对称配置。在电梯轿厢1重力作用及悬吊电梯轿厢的悬吊臂8和悬吊杠杆9的共同作用下,电梯轿厢1在上下循环运行时始终下悬,即电梯轿厢1在运行中始终保持在悬吊臂8和悬吊杠杆9之下,达到电梯轿厢1内的乘客(或货物)在经过循环电梯建筑物顶部10或建筑物底部11转向运行时安全平稳顺利地从一电梯井道5过渡到另一电梯井道5的目的。为此在悬吊臂8和悬吊杠杆9交接处增设滚动轴承,悬吊臂8以悬吊杠杆9为轴可作360度自由灵活旋转,使电梯轿厢1整体受力效果更趋合理。
悬吊杠杆9、悬吊臂8是连接在两根曳引链条4之间的悬吊电梯轿厢1的部件,电梯轿厢1通过悬吊臂8、悬吊杠杆9以及两根闭合曳引链条4在上下贯通的电梯井道5内形成闭合环形回路。对称布置的电梯轿厢1在曳引链条4与齿轮的机械啮合曳引力的作用下循环运行时,两电梯井道5内的电梯轿厢1、曳引链条4自重及客(货)流等荷载大致相等,电梯轿厢1在循环运行中接近随遇平衡,有利于减轻曳引机的曳引负担,提高曳引效率。而且循环电梯循环运行、随遇平衡的结构特性,避免了惯用电梯轿厢冲顶、墩底等破坏性事故的发生。
如图2所示,虚线范围内,除循环电梯井道5外,即循环电梯井道周边的楼层19均可设置客货流通道7。而两循环电梯井道5之间的客货流通道可根据客货流大小及需求情况设置或不设置。
如图3所示,乘客(货物)示意22处附近的双向箭头指向表示乘客(或货物)可在相关楼层或电梯轿厢1内出入,由循环上下运行的电梯轿厢1将乘客(或货物)垂直输送到目的楼层。每个电梯轿厢1上的轿厢门可根据客货流及建筑特性一侧设置或两侧均设置。
如图4所示,为确保两根曳引链条4同步运行,避免电梯轿厢两悬吊臂8受力不均衡及曳引链条4偏位,可在配置电梯轿厢悬吊杠杆9的基础上适当配置两根曳引链条4之间的连系杆20,连系杆20的配置数量可视实际情况而定,达到两根闭合曳引链条4协同工作的目的。
如图3、4、5、6所示,为实现上述循环电梯轿厢1在两个贯通电梯井道5内上下循环运行的目的,循环电梯曳引机可根据具体需求设置在循环电梯建筑物顶部10或建筑物底部11。
如图3、4、5所示,如果上巨型齿轮12之间有连系轴,是必造成当电梯轿厢经过建筑物顶部10转向运行时碰撞该连系轴,为此利用建筑牛腿21承担上巨型齿轮12、电梯轿厢1、曳引链条4自重及客货流等荷载,由电梯井道5两侧两个上巨型齿轮短轴13取代该连系轴,而将上曳引机曳引齿轮17及上曳引机曳引齿轮轴18设置在上巨型传动齿轮16之上,达到电梯轿厢1在经过建筑物顶部10转向运行时顺利通过的目的。曳引机带动上曳引机曳引齿轮轴18动作,上曳引机曳引齿轮轴18通过两只上曳引机曳引齿轮17带动两只上巨型传动齿轮16动作,两只上巨型传动齿轮16通过两根上巨型齿轮短轴13带动两只上巨型齿轮12动作,从而达到两只上巨型齿轮12带动轿厢两侧两根闭合曳引链条4同步运行、电梯轿厢1上下循环运行的目的。
如图5、6所示,循环电梯曳引机由驱动电动机24、制动器25、减速箱26、曳引齿轮、联轴器、机座等组成,是循环电梯的动力源。
如图5所示,循环电梯曳引机可根据具体情况设置在两个上曳引机曳引齿轮17之间或一侧(如图中曳引机虚线示意处)。曳引机设置在两个上曳引机曳引齿轮17之间曳引齿轮受力效果比设置在两个上曳引机曳引齿轮一侧好。曳引机由控制屏、选层器等控制。
如图3、4、6所示,循环电梯曳引机也可根据需求设置在建筑物底部11。电梯轿厢1在经过建筑物底部转向运行时,下巨型齿轮长轴15并不妨碍电梯轿厢1顺利通过,而且下巨型齿轮长轴15的保留有利于两根曳引链条4同电梯轿厢1同步运行。下巨型齿轮14所承受的荷载由建筑牛腿21承担。曳引机设置在建筑物底部11,上巨型齿轮12额外增加了由于曳引机的下部设置而引起的曳引压力,曳引机能量消耗较大。
如图6所示,曳引机可直接设置在下巨型齿轮长轴15上,由曳引机通过下巨型齿轮长轴15直接带动下巨型齿轮14运转,下巨型齿轮14再带动曳引链条4、电梯轿厢1上下循环运行。
上述由曳引链条4与巨型齿轮12或14等部件构成的循环运行多用途电梯的特征在于:上或下巨型齿轮12或14是直径大致为两个电梯井道中心距离的大型号齿轮,而且曳引齿轮17和巨型齿轮的轮齿均能同曳引链条4完全啮合,曳引齿轮17是与驱动电动机的轴连接在一起的齿轮,上巨型传动齿轮16的直径与上巨型齿轮12的直径一致,曳引链条4是由数个链片34和链轴33组成的闭合回路,曳引齿轮、曳引链条和巨型齿轮间的具体连接位置、啮合传动关系是连接在驱动电动机轴两端的两只上曳引机曳引齿轮17产生曳引力,作用在两只上巨型传动齿轮16上,带动两只上巨型传动齿轮16动作,两只上巨型传动齿轮16通过两根上巨型齿轮短轴13带动两只上巨型齿轮12动作,两只上巨型齿轮12带动电梯轿厢1两侧的两根闭合曳引链条4同步运行,同步运行的两根曳引链条4带动电梯轿厢1上下循环运行,达到上下循环运行、垂直输送乘客或货物的目的。
图7.曳引链条组合形式示意图
如图7所示,循环电梯中设置的电梯轿厢1可能很多,竖向荷载较大,曳引链条4曳引力较大,曳引链条4可采用一条或多条曳引链条4的组合形式,达到曳引链条能够承受较大荷载的目的。曳引链条4是由链轴33、链片34组成的闭合回路,链片34由链轴33连接。图中左一为曳引链条4正立面结构示意图;图中左二为一根曳引链条4侧立面结构示意图;图中左三为两根曳引链条4组合的侧立面结构示意图;图中左四为三根曳引链条4组合的侧立面结构示意图;图中左五为四根曳引链条4组合的侧立面结构示意图,曳引链条的组合形式是由延长连接链轴将链片连接成的闭合回路。井道两侧的上或下巨型齿轮12或14也因此需配置一只或数只齿轮的组合形式,使电梯轿厢1运行更为平稳。
图8.一组循环电梯运行系统利用过渡导轨运行的顶部结构平面示意图
图9.一组循环电梯运行系统利用过渡导轨运行的正立面结构示意图
图10.一组循环电梯运行系统利用过渡导轨运行的侧立面结构示意图
图11.曳引链条、滚动轮、过渡导轨与槽型建筑牛腿的位置示意图
如图8、9、10所示,上巨型齿轮12整体受力效果好,结构紧凑,使用寿命长。但由于据此制作出的齿轮可能直径过大,不易直接成型,且重量较重,惯性较大,因而较适合于低速运行的循环电梯运行系统。为提高循环电梯运行速度,在曳引链条4经过循环电梯建筑物顶部10转向时,用四根圆弧形过渡导轨35取代两只上巨型齿轮,两只下巨型齿轮也可同样由四根圆弧形过渡导轨35取代。在所有曳引链条4两侧的延长连接轴36上各设置一只滚动轮37,在曳引链条4经过建筑物顶部10时,由曳引链条4上设置的滚动轮37承受轿厢1、曳引链条4自重及客(货)流等荷载,该荷载通过滚动轮37作用在过渡导轨35上。滚动轮37是带有滚动轴承的轮子。在循环电梯运行时,圆弧形过渡导轨35固定不动,通过曳引链条4上的滚动轮37在圆弧形过渡导轨35上的运行辅助曳引链条4、电梯轿厢1转向,达到循环电梯轿厢1在高速上下循环运行中经过循环电梯建筑物顶部10或建筑物底部11时顺利转向运行的目的。圆弧形过渡导轨35的设置,循环电梯轿厢1可实现高速上下循环转向运行。
上述由曳引链条4与过渡导轨35等部件构成的循环运行多用途电梯的特征在于:过渡导轨35是由圆弧形低碳钢等材料制成的,直径大致为两个电梯井道的中心距离,过渡导轨35能承担曳引链条4滚动轮37上的全部荷载,滚动轮37、曳引链条4能在过渡导轨35上运行顺畅,过渡导轨35两侧有防止曳引链条4上的滚动轮37滑出过渡导轨35的凸槽,过渡导轨35末端曲率较大且为放大的喇叭口,使过渡导轨35末端内收,以便于曳引链条4及滚动轮37进出过渡导轨35顺畅,并可避免带有滚动轮37的曳引链条4同过渡导轨35发生碰撞或滚动轮37滑出过渡导轨35等不利情形,曳引齿轮、曳引链条和过渡导轨间的具体连接位置、啮合传动关系是连接在驱动电动机轴上的两只上曳引机曳引齿轮17或下曳引机曳引齿轮38直接作用在两根带有滚动轮37的曳引链条4上,带动两根闭合曳引链条4同步运行,同步运行的两根曳引链条4带动电梯轿厢1上下循环运行,达到上下循环运行、垂直输送乘客或货物的目的。
如图9所示,圆弧形过渡导轨35固定在槽型建筑牛腿40上,根据圆弧形过渡导轨35的受力情况,在电梯井道5两侧沿圆弧形过渡导轨35可设置数只槽型建筑牛腿40,由槽型建筑牛腿40承受圆弧形过渡导轨所承受的荷载。
如图9、10所示,循环电梯曳引机可设置在利用过渡导轨35运行的循环电梯的建筑物顶部10或建筑物底部11。上曳引机曳引齿轮17或下曳引机曳引齿轮38可直接作用在带有滚动轮37并沿圆弧形过渡导轨35平滑转向运行的曳引链条4上。如图11所示,曳引链条4上虚线示意处为上曳引机曳引齿轮17及上曳引机曳引齿轮轴18所在位置示意。曳引链条4通过滚动轮37在过渡导轨35上运行,滚动轮37上所承受的荷载通过固定安装在槽型建筑牛腿40上的过渡导轨35由槽型建筑牛腿40承受。过渡导轨35可直接与槽型建筑牛腿40现浇在一起或全部用钢材制作或固定。
图12.利用传动链条曳引轿厢运行的循环电梯机房平面示意图
图13.利用传动链条曳引轿厢运行的循环电梯机房正立面示意图
图14.利用传动链条曳引轿厢运行的循环电梯机房侧立面示意图
如图12、13、14所示,曳引机曳引齿轮17设置在利用过渡导轨35运行的循环电梯的建筑物顶部10,曳引机曳引齿轮17受力面小。为达到增大曳引齿轮17的受力面的目的,可采用由曳引机曳引齿轮轴18带动两只曳引机曳引齿轮17动作,两只曳引机曳引齿轮17通过两根传动链条46带动数只主传动齿轮42动作,主传动齿轮42通过传动轴带动次传动齿轮43动作,次传动齿轮43再带动设有滚动轮37的曳引链条4动作,达到驱动电梯轿厢1上下循环运行的目的。为确保主传动齿轮42受力均匀及两根传动链条46平滑运行,可在两根传动链条46经过主传动齿轮42位置设置圆形导轨41,在传动链条46延长轴44上设置传动滚动轮45。圆形导轨41固定在数只槽型建筑牛腿40上,圆形导轨41所承受的荷载由建筑牛腿承受。圆形导轨41可由圆形低碳钢等材料制成,传动滚动轮45及传动链条46进出圆形导轨41顺畅。
图15.辅助动力机构平面结构示意图
图16.辅助动力机构正立面结构示意图
图17.辅助动力机构侧立面结构示意图
如图15、16、17所示,井道内电梯轿厢1数量或曳引链条4长度可能因楼层19的增加而增加,电梯轿厢1、曳引链条4自重也会因此而成倍增加,待电梯轿厢1达到一定数量或曳引链条4达到一定长度时,由于曳引链条4自身净重、机械性能等方面的因素,限制了曳引链条1的有效延伸长度,而使循环电梯实际垂直运行距离受到限制。
为此,在曳引齿轮曳引17的基础上,在垂直电梯轿厢1侧壁的井道壁两侧的曳引链条4经过的部位按需求各设置一只或数只辅助动力驱动设备,辅助动力机构在井道两侧对称设置,由辅助动力机构承担部分曳引力,从而减少曳引齿轮17的曳引负担,减小曳引链条4截面尺寸,增加曳引链条4的有效曳引长度,并从理论上可实现曳引链条4的无限延长,电梯轿厢1运行距离的无限延伸,达到乘客或货物直接到达较高的目的楼层,而不需转乘其他电梯的目的。
辅助动力机构由曳引机主动力齿轮49、次动力齿轮51、反向动力齿轮50、辅助动力齿轮53组成。小型曳引机47通过小型曳引机轴48带动主动力齿轮49动作,主动力齿轮49通过反向动力齿轮50带动次动力齿轮51动作,达到主动力齿轮49与次动力齿轮51的运行方向一致、同步运行的目的。主动力齿轮49、次动力齿轮51再通过动力传动轴52带动辅助动力齿轮53动作。对称布置的辅助动力齿轮53与曳引链条4啮合带动曳引链条4上下运动,达到承担部分曳引力、减小曳引链条4截面尺寸的目的。对称设置的次动力齿轮51之一可由一只曳引机带动,次动力齿轮51再带动另一只次动力齿轮51动作。两个次动力齿轮51也可由两只曳引机反向带动,达到对称设置的两只次动力齿轮5产生的作用力方向一致的目的。辅助动力齿轮53可视情况在曳引链条4经过的井道侧壁上对称设置数只,为达到美观及使辅助动力机构结构紧凑的目的,可将传动齿轮设置在曳引机内部。
图18.利用磁场中直流导线群驱动循环电梯轿厢运行的平面结构示意图
图19.利用磁场中直流导线群驱动循环电梯轿厢运行的正立面结构示意图
图20.利用磁场中直流导线群驱动循环电梯轿厢运行的侧立面结构示意图
如图18、19、20所示,除了利用辅助动力机构提供部分曳引力,还可以利用在磁场中的直流导线群55产生的上升力承担部分曳引力,驱动循环电梯轿厢1上下循环运行。而且在磁场中的直流导线群55的设置可以消除辅助动力机构在辅助电梯轿厢1上下循环运行中所产生的噪音,达到乘客上下电梯安全舒适的目的。闭合环形磁极54利用永磁材料制作,在循环电梯两闭合环形井道5的两个侧壁上形成两闭合环形磁场,设置在曳引链条4经过的电梯轿厢1两侧壁上的直流导线群55利用闭合供电导轨或供电导线56所提供的直流电在该闭合环形磁场中产生上升力,提供部分曳引力,驱动电梯轿厢1上下循环运行,达到减小曳引链条4截面尺寸、延伸电梯轿厢1垂直运行距离的目的。直流导线群55由大量直导线组成,所有设置在循环电梯轿厢1两侧壁上一侧的每一根直流导线内的电流方向一致,在磁场中产生方向一致的上升力以提供电梯轿厢1上下运行所需的部分曳引力。所提供的部分曳引力的大小可通过直接控制直流导线群55的数量确定或改变。电梯轿厢1内电源及轿厢侧壁上设置的直流导线群所需电源由环形闭合供电导轨(或供电导线)56提供。环形闭合供电导轨(或供电导线)固定在井道壁6上,通过电刷57给上下循环运行的电梯轿厢1供电。
在磁场中的直流导线群55产生的上升力如果足够大,曳引链条4可以取消,使循环电梯的每个轿厢1上下循环运行具备充分地自由度,使电梯井道5的使用效率显著提高。而且闭合环形电梯井道5也可由两个井道形成单一平面闭合环形井道转变成由数个井道、数个轿厢过渡复合转向井道形成的立体闭合环形井道,达到循环电梯轿厢1能够更加自由地上下、左右、转向循环运行,方便快捷输送客货流的目的。图21.循环电梯运行系统槽型轨道在环形轨道内布置的正立面结构示意图
如图21所示,轿厢导向系统由槽型导轨58、槽型圆弧导轨59、弹性导轮60、弹性中间导轮61和导轨架等部件组成,它的作用是限制电梯轿厢1在电梯井道5内的活动自由度,使电梯轿厢1只能沿着槽型导轨7作升降循环运动、平稳运行。弹性导轮60和弹性中间导轮61可由滚动轮或轴承、弹簧或液压机构、导轮固定部件等组成,弹簧或液压机构的设置可以使弹性导轮60中的滚动轮或轴承在滚动轮或轴承受力方向的平面内的任意方向发生偏移,达到循环电梯轿厢1在上下循环运行中更加安全平稳地服从于槽型导轨运行以及减少运行噪音的目的。
槽型导轨58固定在导轨架上,导轨架是支撑槽型导轨的组件,与井道壁6连接。循环电梯轿厢1在竖直方向上由装在电梯轿厢1两侧壁上的八只弹性导轮60(每侧四只)与槽型导轨58配合,强制电梯轿厢1服从于槽型导轨58上下运动。弹性导轮60设置在曳引链条经过的轿厢1两侧,且靠近电梯轿厢1的四角,而电梯轿厢1的另外两侧可设置轿厢门2。
槽型导轨58是由直线形低碳钢等材料制成的,槽型圆弧导轨59是由圆弧形低碳钢等材料制成的,槽型导轨58或槽型圆弧导轨59两侧均有凸槽,槽型导轨58垂直设置在电梯井道5侧壁的两侧,槽型圆弧导轨59设置在电梯井道5侧壁的顶部和底部,槽型导轨58和槽型圆弧导轨59的末端均设置为喇叭口。
弹性导轮60和弹性中间导轮61由滚动轮或轴承、弹簧或液压机构、导轮固定部件等组成,弹性导轮60设置在曳引链条经过的电梯轿厢1两侧壁的四角,弹性中间导轮61设置在电梯轿厢1两侧壁的中心位置,在循环运行多用途电梯轿厢1运行在电梯井道5顶部或底部时,主要由弹性中间导轮61限制电梯轿厢1在环形闭合电梯井道5内的活动自由度,在循环运行多用途电梯轿厢运行在电梯井道5其他部位时,主要由弹性导轮限制电梯轿厢1在环形闭合电梯井道5内的活动自由度,也就是说在循环电梯轿厢1经过建筑物顶部10或底部11转向运行时,电梯轿厢1每侧的四只弹性导轮60脱离槽型导轨58而由装在电梯轿厢1两侧壁正中的两只弹性中间导轮61(每侧一只)与槽型圆弧导轨59配合强制电梯轿厢1服从于槽型圆弧导轨59作平滑圆弧形转向运动。
尤其在电梯轿厢1高速运行中,槽型圆弧导轨59可以避免电梯轿厢1在经过建筑物顶部10或底部11时所产生的水平偏移,达到电梯轿厢1由一电梯井道5运行到另一电梯井道5时,电梯轿厢1每侧的四只弹性导轮60顺利进入槽型导轨58并服从于槽型导轨58运行的目的。
为进一步保证四只弹性导轮60顺利进入槽型导轨58运行,可将槽型导轨58开口处制成喇叭口。
电梯轿厢1内电源由环形闭合供电导轨(或供电导线)56提供。所述环形闭合供电导轨或供电导线56是固定在井道壁上的提供电源的导轨或电源线,将井道一侧的环形闭合供电导轨或供电导线56设定为正极,另一侧设定为负极,上下循环运行的电梯轿厢1照明或电梯轿厢控制系统及设置在电梯轿厢侧壁上的直流导线群55可通过电刷57从供电导轨或供电导线56上获取所需电源。
循环电梯安全钳可在曳引链条4断裂等异常情况下直接夹持在电梯井道5侧壁的槽型导轨58外侧,强迫电梯轿厢1停止运行,而平时循环电梯轿厢1在上下循环运行中则由作用在槽型导轨58上的制动器等减速、制动刹车装置控制电梯轿厢1运行速度,达到安全可靠输送乘客(或货物)到达目的楼层、防止人员伤亡的目的。
(五)具体实施方式
本发明循环运行多用途电梯包括低速运行的循环电梯、中速运行的循环电梯、高速运行的循环电梯三种。对于低速运行的循环电梯,一般电梯轿厢1数量配置较多,并且根据低速运行的循环电梯连续或短暂间歇循环运行的特点可以不设置轿厢门2及层门3。在此情况下,根据客(货)流的大小及建筑结构特性,低速运行的循环电梯轿厢1可以满铺,电梯轿厢1上下连续或短暂间歇循环运行可由曳引机自定,而不直接由电梯轿厢1内乘客控制,避免因一个电梯轿厢1等待时间过长而使全部电梯轿厢1均需等待较长时间现象的发生。曳引机可设置成连续低速运转模式,也可设置成电梯轿厢1在楼层19处间歇停留---电梯轿厢1离开楼层19缓慢加速运行---电梯轿厢1接近楼层19缓慢减速运行---电梯轿厢1到达下一楼层19间歇停留的循环运行模式,达到低速运行的循环电梯运行平稳,乘客(或货物)方便出入电梯轿厢1的目的。为了达到安全、美观及客(货)流间歇出入电梯轿厢1等目的,可将电梯轿厢1顶部和底部装设装饰板。装饰板长度可视具体情况而定,目的在于增加时间间隔,以使后面需乘电梯的乘客走至电梯旁准备上下电梯,而且对于不设置轿厢门2及层门3的低速运行的循环电梯能起到安全保护的作用,使乘客或货物不致于掉入电梯井道5中,造成人员伤亡或妨碍循环电梯运行,电梯轿厢1和电梯轿厢1之间设置有一定搭接长度的装饰板。为安全起见,在每个建筑楼层19顶部30厘米处设置机械式安全装置,一旦发生异常情况,即有人或物体碰到该安全装置,循环电梯立即停止运行,故障解除后循环电梯方可继续运行。对于中速运行的循环电梯,电梯轿厢1的配置数量可比低速运行的循环电梯轿厢1数量少配置一些,电梯轿厢1在两次间歇停留之间的垂直运行距离可适当放宽一些,不必象低速运行的循环电梯每一楼层19的乘客(或货物)均需接送,达到减少不必要的电梯轿厢1停留时间、提高运行速度、减少乘客(或货物)候梯时间的目的。对于高速运行的循环电梯,电梯轿厢1数量可仅配置两只或四只,且对称配置,轿厢在两次间歇停留之间的垂直运行距离比中速运行的循环电梯更长,或可由建筑物底层直达建筑物顶层,达到高速垂直输送客(货)流的目的。为进一步达到方便快捷地输送客(货)流的目的,可将循环电梯与惯用电梯配合使用,并且在控制电梯轿厢1上下运行方面也可由电梯轿厢1内控制电梯轿厢1上下各楼层19层数,转变为乘客(或货物)上下楼层19登记形式,即利用光、电、磁等技术登记乘客(或货物)所在楼层19,控制电梯上下楼层19层数的控制板(在这里指楼层登记控制板)可直接设置在大楼每层层门3旁,乘客(或货物)在楼层等待电梯时即可登记所需到达的目的楼层19。电梯轿厢1内可不设置控制电梯上下楼层19层数的控制板,可仅设置开关门等必要按钮,直接由楼层19登记控制板控制电梯轿厢1间歇或连续上下循环运行。根据循环电梯轿厢1对称配置的特性,利用计算机排序技术优先停靠乘客(或货物)均需出入电梯轿厢1上下运行的楼层19,并据此事先通知等待电梯上下的乘客(或货物)电梯轿厢1的位置。从心理学方面而言,乘客上下各楼层19等待电梯的时间和到达目的楼层19的时间均希望尽可能地短,这样对于需上下楼层19层数不多的乘客会直接选乘低速运行的循环电梯到达目的楼层19。而对于需上下楼层19层数较多的乘客会选乘中速运行的循环电梯、高速运行的循环电梯或惯用电梯。在使用电梯的高峰时间段,部分乘客可先乘高速运行的循环电梯或中速运行的循环电梯到达接近目的楼层的楼层19,再转乘低速运行的循环电梯到达目的楼层19。而且设置循环电梯总沿一个方向循环运行,有利于客(货)流上行与下行的自然分流,使客(货)流的流动也可由无序变为有序,从而达到方便、有序、快捷地输送客(货)流的目的。
循环电梯可与惯用摩擦曳引式电梯配合使用,一般与楼梯设置在一起。一旦发生火灾,人员可由电梯及楼梯逃生,一改以往大楼发生火灾后只能从楼梯逃生的唯一途径。以往大楼一旦发生火灾,为避免惊慌混乱的人群拥堵在惯用电梯轿厢中而造成惯用电梯不能正常上下运行,致使大量人员惨死在惯用电梯轿厢内的恶性事故,常在大楼发生火灾后,惯用电梯轿厢直驶大楼底层,并打开轿厢门,放出轿厢内的人员,供消防人员救火救人专用。而本发明低速运行的循环电梯轿厢设置较多,输送客流量大,可迅速将大量人员从大楼中输送到安全地带;中速运行的循环电梯、高速运行的循环电梯或惯用电梯也可由计算机控制在楼层失火的部分楼层不开启轿厢门,直接将人员从未失火的楼层迅速输送到安全地带,而对于消防防火人员则可由上行循环电梯轿厢送达着火区域救火救人,达到消防防火救护、避免人员伤亡的目的。为满足消防防火救护的需求,电梯井道壁必须全部采用钢筋混凝土或相关防火材料。为进一步利用循环电梯达到消防防火救人的目的,可利用闭合环形水幕来阻拦火焰、烟雾等以满足防火防烟的要求。
闭合环形水幕可根据楼梯处防火大门尺寸制成环形闭合水管,环形闭合水管可用混凝土与建筑构筑物现浇在一起,在环形闭合水管垂直向内方向设置一根贯通的环形水缝,环形水缝大小视水压及防火需求设置,该特制环形闭合水管接强压水泵。一旦发生火灾,强压水泵运作,高强度水压使得压力水从环形闭合水管水缝中喷出,形成平面封闭的水幕,达到防火、防烟的目的。此种闭合环行水幕可视情况多设几道,可设在门上也可设在楼板、墙壁或电梯门等建筑构筑物上,以保证逃生人员有一个安全的通道或等待逃生的空间。
虽然本发明是对于其示范实施例进行图解及说明的解释性说明,但对于本领域的一般技术人员,应该理解在不偏离本发明的精神及范围的情况下,可以在其中或对其作出以上的或其它的各种变型、省略或添加。

Claims (10)

1.一种循环运行多用途电梯,其特征在于:由电动机、减速箱、制动器、轿厢、控制装置、悬吊杠杆、悬吊臂、传动链条、辅助动力机构、轿厢导向安全系统、环形闭合供电导轨、闭合环形水幕等部件组成,采用机械式曳引齿轮作为驱动部件,并利用两个或数个贯通电梯井道形成平面或立体循环回路,由环形闭合曳引链条和曳引齿轮之间的机械啮合曳引力,曳引悬吊在巨型齿轮或过渡导轨上的曳引链条和曳引链条两侧对称布置的一只或数只电梯轿厢作一定方向上下间歇或连续循环运行的垂直输送乘客或货物的运输工具,低速的循环运行电梯,轿厢可以满铺,并可不设置轿厢门,轿厢和轿厢之间设置有一定搭接长度的装饰板,所述由曳引链条与巨型齿轮等部件构成的循环运行多用途电梯的特征在于:上或下巨型齿轮是直径大致为两个电梯井道中心距离的大型号齿轮,曳引齿轮和巨型齿轮的轮齿均能同曳引链条完全啮合,曳引齿轮是与驱动电动机的轴连接在一起的齿轮,上巨型传动齿轮的直径与上巨型齿轮的直径一致,曳引链条是由数个链片和链轴组成的闭合回路,曳引齿轮、曳引链条和巨型齿轮间的具体连接位置、啮合传动关系是连接在驱动电动机轴两端的两只上曳引机曳引齿轮产生曳引力,作用在两只上巨型传动齿轮上,带动两只上巨型传动齿轮动作,两只上巨型传动齿轮通过两根上巨型齿轮短轴带动两只上巨型齿轮动作,两只上巨型齿轮或两只直接连接在驱动电动机轴上的下巨型齿轮带动电梯轿厢两侧的两根闭合曳引链条同步运行,同步运行的两根曳引链条带动电梯轿厢上下循环运行,而所述由曳引链条与过渡导轨等部件构成的循环运行多用途电梯的特征在于:过渡导轨是由圆弧形低碳钢等材料制成的,可直接与槽型建筑牛腿现浇在一起或全部用钢材制作,直径大致为两个电梯井道的中心距离,过渡导轨两侧有防止曳引链条上的滚动轮滑出过渡导轨的凸槽,过渡导轨末端曲率较大且为放大的喇叭口,过渡导轨末端内收,曳引齿轮、曳引链条和过渡导轨间的具体连接位置、啮合传动关系是连接在驱动电动机轴上的两只上或下曳引机曳引齿轮直接作用在两根带有滚动轮的曳引链条上,带动两根闭合曳引链条同步运行,在过渡导轨上同步运行的两根曳引链条带动电梯轿厢上下循环运行。
2.根据权利要求1所述的电梯,其特征在于:所述曳引电梯轿厢的悬吊杠杆、悬吊臂是连接在两根曳引链条之间的悬吊电梯轿厢的部件,悬吊杠杆、悬吊臂的交接处设有滚动轴承,悬吊臂可以以悬吊杠杆为轴作自由旋转,而且悬吊臂在轿厢及自身重力作用下始终保持下悬。
3.根据权利要求1所述的电梯,其特征在于:所述曳引链条是由一条或多条大型号链条组合而成的闭合回路,曳引链条由链轴、链片组成,链片由链轴连接,曳引链条的组合形式是由延长连接链轴将链片连接成的闭合回路,两根同步运行的曳引链条或曳引链条的组合形式之间由数根连系杆相连,而由曳引链条与过渡导轨等部件构成的循环运行多用途电梯,曳引链条两侧需增加设置两只滚动轮,滚动轮是带有滚动轴承的轮子。
4.根据权利要求1所述的电梯,其特征在于:所述机械啮合曳引力也可由连接在驱动电动机轴两端的两只曳引机曳引齿轮,曳引两根带有传动滚动轮的传动链条动作,两根传动链条在由圆形低碳钢等材料制成的圆形导轨上带动数只主传动齿轮动作,主传动齿轮通过传动轴带动次传动齿轮动作,次传动齿轮再带动两根设置有滚动轮的曳引链条同步运行,两根同步运行的曳引链条曳引电梯轿厢上下循环运行。
5.根据权利要求1所述的电梯,其特征在于:所述辅助动力机构是在曳引机曳引齿轮曳引的基础上,在垂直电梯轿厢侧壁的井道壁两侧的曳引链条经过的部位按需求对称设置的一只或数只辅助动力驱动设备,辅助动力机构由小型曳引机通过曳引机轴、反向动力齿轮带动主动力齿轮、次动力齿轮同步运行,主动力齿轮、次动力齿轮再通过动力传动轴带动对称布置的辅助动力齿轮动作,对称设置的辅助动力齿轮与曳引链条啮合带动曳引链条上下运行。
6.根据权利要求1所述的电梯,其特征在于:所述机械啮合曳引力可由在磁场中的直流导线群产生的上升力作为部分曳引力,直流导线群产生的上升力是在曳引机利用曳引链条驱动电梯轿厢上下循环运行的基础上,利用供电导轨或供电导线供电的直流导线群在闭合环形磁极形成的环形闭合磁场中产生的上升力,所述直流导线群设置在电梯轿厢两侧的侧壁上,每根直流导线内的电流方向一致,在磁场中产生方向一致的上升力。
7.根据权利要求1所述的电梯,其特征在于:所述轿厢导向安全系统由槽型导轨、槽型圆形导轨、弹性导轮、弹性中间导轮、导轨架、安全钳等部件组成,主要是限制轿厢在环形闭合井道内的活动自由度,所述槽型导轨是由直线形低碳钢等材料制成的,槽型圆弧导轨是由圆弧形低碳钢等材料制成的,槽型导轨或槽型圆弧导轨两侧均有凸槽,槽型导轨垂直设置在电梯井道侧壁的两侧,槽型圆弧导轨设置在电梯井道侧壁的顶部和底部,槽型导轨和槽型圆弧导轨的末端均设置为喇叭口,所述弹性导轮和弹性中间导轮由滚动轮或轴承、弹簧或液压机构、导轮固定部件等组成,弹性导轮设置在曳引链条经过的电梯轿厢两侧壁的四角,弹性中间导轮设置在电梯轿厢两侧壁的中心位置,电梯轿厢两侧各一只,在循环运行多用途电梯轿厢运行在电梯井道顶部或底部时,主要由弹性中间导轮限制电梯轿厢在环形闭合电梯井道内的活动自由度,在循环运行多用途电梯轿厢运行在电梯井道其他部位时,主要由弹性导轮限制电梯轿厢在环形闭合电梯井道内的活动自由度,循环电梯安全钳可直接夹持在电梯井道两侧壁上的槽型导轨外侧。
8.根据权利要求1所述的电梯,其特征在于:所述环形闭合供电导轨或供电导线是固定在井道壁上的提供电源的导轨或电源线,井道一侧的环形闭合供电导轨或供电导线设定为正极,另一侧设定为负极,上下循环运行的电梯轿厢照明或电梯轿厢控制系统及设置在电梯轿厢侧壁上的直流导线群可通过电刷从供电导轨或供电导线上获取所需电源。
9.根据权利要求1所述的电梯,其特征在于:所述闭合环形水幕是按楼梯防火大门、楼板、墙壁或电梯门等建筑构筑物的尺寸而制成的环形闭合水管与强压水泵相连,环形闭合水管可用混凝土与建筑构筑物现浇在一起,在环形闭合水管垂直向内的方向有一根贯通的环形闭合水缝,在强压水从环形闭合水管的环形闭合水缝中喷出时自然形成的平面封闭水幕。
10.一种根据权利要求1-9任一项的循环运行多用途电梯的用途,其特征在于:所述循环运行多用途电梯包括低速、中速、高速运行的循环运行电梯,适用于低层、高层乃至超高层建筑物中客货流的垂直运输,以及建筑施工、汽车制造业、造船业、采矿业、电站、消防、冷库等领域垂直输送客货流。
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