一种循环式垂直升降电梯轨道系统及具有其的电梯系统的制作方法

本发明涉及电梯技术领域，特别是涉及一种循环式垂直升降电梯轨道系统及具有其的电梯系统。

背景技术：

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。电梯轨道系统是支撑轿厢安全、高效运行的基础。

传统的垂直升降电梯主要为绳轮牵引井道式电梯，每个井道内只能运行一个轿厢。绳轮牵引井道式电梯在中低层建筑中尚能满足用户需求，但随着高楼层建筑的增长，绳轮牵引井道式电梯受井道限制，出现了等待时间长、运送效率低等问题，定期检修和维护时整个井道无法使用。通常的做法是增设轿厢和井道，但这会占用更多的土地和更大的建筑面积，造成公共资源的浪费。对于人流量大的高层建筑，传统电梯不仅占用大量的建筑空间，而且运送效率低下，另外，现有绳轮牵引井道式电梯的轿厢悬挂在曳引绳上，存在曳引绳断裂轿厢坠落的危险。因此，需要一种运送效率高、安全舒适、占用建筑面积少的电梯轨道系统。

技术实现要素：

本发明为了克服现有技术中存在的上述缺陷，提供了一种循环式垂直升降电梯轨道系统。

本发明提出了一种循环式垂直升降电梯轨道系统，所述循环式垂直升降电梯轨道系统包括井道、链条轨道，所述井道至少包括两条竖直井、一条顶部水平井和一条底部水平井，所述竖直井与所述水平井连通；所述链条轨道固定于所述井道壁上。

优选地，所述底部水平井向两侧延伸。

优选地，所述链条轨道包括主轨道、辅助轨道，所述主轨道设置于竖直井两侧、顶部水平井和底部水平井下侧；所述辅助轨道设置于竖直井和水平井的交接处，辅助轨道在收起时处于水平位置，所述主轨道与所述辅助轨道精密对接。

优选地，所述主轨道包括过渡轨道，所述过渡轨道为竖直主轨道上部能绕最上面一个链轨销中心转动至水平位置的部分。

优选地，所述循环式垂直升降电梯轨道系统还包括：

辅助轨道展开机构，其用于控制所述辅助轨道在水平位置和竖直位置之间进行切换；和

过渡轨道展开机构，其用于控制所述过渡轨道在水平位置和竖直位置之间进行切换。

优选地，所述链条轨道的滚轮通过销轴安装在角钢中间位置，定位套安装在滚轮两端和角钢外侧，并通过开口销定位，角钢焊接固定于钢槽。

优选地，所述链条轨道上设有三相电源供电轨道，为轿厢提供驱动电源。

优选地，所述链条轨道长度可调。

本发明还提供一种电梯系统，伸缩式电梯系统包括：

如上所述的循环式垂直升降电梯轨道系统；以及

轿厢，所述轿厢能够沿所述循环式垂直升降电梯轨道系统中的链条轨道在井道内连续滑行。

优选地，所述轿厢包括：

载客箱体；

支撑机构，所述支撑机构安装在所述载客箱体外；

缓冲机构，所述缓冲机构布置在所述载客箱体与所述支撑机构之间；

行走链轮，所述行走链轮通过所述支撑机构布置在所述载客箱体顶面和底面；以及，

驱动机构，所述驱动机构与所述行走链轮驱动连接。

优选地，所述驱动机构包括：

伺服电机，所述伺服电机设在所述支撑机构底面；

锥齿轮组合传动件，所述锥齿轮组合传动件包括：

第一锥齿轮，所述第一锥齿轮的传动轴与所述伺服电机的输出轴固定连接，所述第一锥齿轮的传动轴上设有带断电自锁功能的制动器；

第二锥齿轮，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮啮合，且所述第二锥齿轮的传动轴的两端分别设底面的所述行走链轮；以及链轮组合传动件，所述链轮组合传动件包括：

辅助链轮，所述辅助链轮装设在所述第二锥齿轮的传动轴上，并通过链条传动带动顶面的所述行走链轮同步转动，所述链条通过张紧轮张紧。

本发明提供的一种循环式垂直升降电梯轨道系统适用于载运乘客、货物、设备的大型居民楼、大型商场等场所的电梯运送系统，和传统电梯系统相比具有以下优点：

1、运送效率高，同一井道内可同时运行多部轿厢，各轿厢之间互不干扰，大大缩短人流量高分期的等待时间。

2、安全舒适，采用链轮驱动系统，承载能力大，安全可靠；同时配合缓冲机构，可以提高电梯运行稳定性。

3、成本低廉，循环式垂直升降电梯轨道系统占用建筑面积少，节约建筑面积，节约建筑成本；同时，部件结构简单、制造简单，安装费用低，节约成本。

附图说明

图1为本发明循环式升降电梯系统主轨道布局示意图。

图2为本发明链条轨道结构示意图。

图3为本发明链条轨道左视图。

图4为本发明辅助轨道展开状态示意图。

图5为本发明辅助轨道收起状态示意图。

图6为本发明过渡轨道示意图。

图7a-h为轿厢在轨道转移过程中辅助轨道和过渡轨道不同状态示意图。

图8a为辅助轨道展开机构和辅助轨道之间的连接状态示意图。

图8b为图8a的俯视图。

图9 a为过渡轨道展开机构和辅助轨道之间的连接状态示意图。

图9b为图9a的俯视图。

图10是本发明中的轿厢的结构示意图。

图11是图10中的轿厢的第一传动原理示意图。

图12是图10中的轿厢的第一传动原理示意图。

图13是图11中的辅助链轮与张紧轮之间的连接关系示意图。

图中，1、第一竖直主轨道；2、第二竖直主轨道；3、第一过渡轨道；4、第三竖直主轨道；5、第二过渡轨道；6、第四竖直主轨道；7、顶部水平轨道；8、底部水平轨道；9、轿厢；10、销轴；11、第一角钢；12、第一定位套；13、行走链轮；14、第二定位套；15、第二角钢；16、第三定位套；17、开口销；18、槽钢；19、第三供电轨道；20、第二供电轨道；21、第一供电轨道；22、第一辅助轨道；23、第二辅助轨道；24、第五辅助轨道；25、第六辅助轨道；26、第三辅助轨道；27、第四辅助轨道；28、辅助轨道驱动电机；29、辅助轨道曲柄；30、辅助轨道曲柄轴；31、辅助轨道连杆；32、辅助轨道；33、过渡轨道；34、过渡轨道连杆；35、过渡轨道曲柄轴；36、过渡轨道曲柄；37、过渡轨道驱动电机；91、载客箱体；92、缓冲骨架；93、第一弹性件；94、第一阻尼；95、第二弹性件；96、第二阻尼；97、第一导向轮；98、第二导向轮；99、伺服电机；910、第一锥齿轮；91a、传动轴；91b、传动轴；911、第二锥齿轮；912、辅助链轮；913、第一支撑架；914、第二支撑架；915、制动器；916、链条；917、张紧轮；201、顶面行走链轮；202、底面行走链轮。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

本发明提供的循环式垂直升降电梯轨道系统，包括井道、链条轨道，井道至少包括两条竖直井、一条顶部水平井和一条底部水平井，竖直井与水平井连通；链条轨道固定于所述井道壁上。

为避免因个别轿厢的检修等作业影响整体系统的运行，将底部水平井向左右两侧延伸，各拓展出可容纳若干轿厢的空间，如图1所示，以便轿厢开进这个空间内进行维修和维护作业或进行待机等候。

链条轨道的基本结构如图2和3所示，其中，销轴10将行走链轮13安装在第一角钢11和第二角钢15中间，第一定位套12和第二定位套14分别安装在行走链轮13的两端，第三定位套16安装在第二角钢15的外侧并通过开口销17定位，第一角钢11和第二角钢15通过焊接与槽钢18连接，从而形成有足够刚度和强度的链条轨道。第一角钢11上焊接有三相电源第一供电导轨道20和第二供电轨道21，第二角钢15上焊接有三相电源第三供电轨道19。第一供电导轨道20、第二供电轨道21和第三供电轨道19三条供电轨道为轿厢提供三相电源，因此，轿厢上没有连接曳引绳和配重，避免了曳引绳的断裂的危险，极大地提高了电梯的安全性。链条轨道由多个链条单元组成，因此链条轨道的长度可根据实际需要调节。

链条轨道包括主轨道和辅助轨道，其中：主轨道设置于竖直井的两侧、顶部水平井的下侧和底部水平井的下侧。辅助轨道设置于竖直井和水平井的交接处，主轨道与辅助轨道精密对接。主轨道包括过渡轨道，所述过渡轨道为竖直主轨道上部能绕最上面一个链轨销中心转动至水平位置的部分。

本电梯的井道设置有如图1所示的链条主轨道，其中第一竖直主轨道1、第二竖直主轨道2和第一过渡轨道3构成上行轨道组，第三竖直主轨道4、第二过渡轨道5和第四竖直主轨道6构成下行的轨道组，7标识为顶部水平轨道，8标识为底部水平轨道。

辅助轨道如图4和5所示，辅助轨道包括井道连接处的第一辅助轨道22、第二辅助轨道23、第三辅助轨道26、第四辅助轨道27、第五辅助轨道24和第六辅助轨道25，各辅助轨道在收起时处于水平位置，轿厢在井道交接处改变运动方向时处于竖直位置。

过渡轨道包括第一过渡轨道3和第二过渡轨道5，收起时处于竖直位置，轿厢在井道交接处改变运动方向时处于水平位置。

所述循环式垂直升降电梯轨道系统还包括：

辅助轨道展开机构，其用于控制所述辅助轨道在水平位置和竖直位置之间进行切换；和

过渡轨道展开机构，其用于控制所述过渡轨道在水平位置和竖直位置之间进行切换。

图8a和图8b是为实现辅助轨道在水平位置和竖直位置之间切换的辅助轨道展开机构的结构示意图。所述辅助轨道展开机构包括辅助轨道驱动电机28、辅助轨道曲柄29和辅助轨道连杆31，其中：

辅助轨道驱动电机28驱动连接辅助轨道曲柄29，辅助轨道曲柄29通过辅助轨道曲柄轴30与辅助轨道连杆31连接，辅助轨道连杆31连接辅助轨道32。辅助轨道32可以视为上文提及的第一辅助轨道22、第二辅助轨道23、第三辅助轨道26、第四辅助轨道27、第五辅助轨道24和第六辅助轨道25中的任一辅助轨道。

工作时，辅助轨道驱动电机28带动辅助轨道曲柄29转动，辅助轨道曲柄29通过辅助轨道曲柄轴30和辅助轨道连杆31带动辅助轨道32，可使辅助轨道32在水平位置和竖直位置之间进行切换。

图9a和图9b是为实现过渡轨道在水平位置和竖直位置之间切换的过渡轨道展开机构的结构示意图。所述过渡轨道展开机构包括过渡轨道驱动电机37、过渡轨道曲柄36和过渡轨道连杆34，其中：

过渡轨道驱动电机37驱动连接过渡轨道曲柄36，过渡轨道曲柄36通过过渡轨道曲柄轴35与过渡轨道连杆34连接，过渡轨道连杆34连接过渡轨道33。过渡轨道33可以视为第一过渡轨道3和第二过渡轨道5中的任一过渡轨道。

工作时，过渡轨道驱动电机37带动过渡轨道曲柄36转动，过渡轨道曲柄36通过过渡轨道曲柄轴35和过渡轨道连杆34带动过渡轨道33，可使过渡轨道33在水平位置和竖直位置之间进行切换。

如图4所示，当轿厢9运行到竖直井的顶部和底部时，行走链轮13会与主轨道脱离，从而使轿厢9失去主轨道的支撑。为了实现轿厢9从竖直井向水平井的过渡，或实现水平井向竖直井的过渡，本发明设置了辅助轨道。辅助轨道在收起时处于水平位置的如图5所示。应当特别指出，辅助轨道应与主轨道精密对接，以保证驱动行走链轮能顺利啮合。这样，当轿厢9即将离开主轨道时，辅助轨道就会与驱动轮啮合，轿厢9就可以借助辅助轨道运行到竖直井的顶部和底部极限位置，为轿厢9在竖直井和水平井间的转移做准备。

如图4所示，当轿厢9在竖直井顶部实行竖直井与水平井间的转移时还需要解决其在竖直井顶部的水平轨道问题。于是，本发明提出了过渡轨道的方案，如图6所示。过渡轨道是竖直井主轨道的一部分，可以绕其最上面的一个链轨销的中心转动。

轿厢9需要从一个竖直井转移到另一个竖直井的程序如图7a、7b、7c、7d、7e、7f、7g、7h所示。首先，必须确认轿厢9内没有乘客，然后关门继续上行。当轿厢9运行到接近顶部时，轿厢9底部的辅助驱动轮先与第一竖直主轨道1和第二竖直主轨道3啮合，并触发过渡轨道启动开关，这时第一辅助轨道22由水平位置展开至竖直位置并锁定，如图7a所示，以便辅助驱动轮与第一辅助轨道22啮合。直到轿厢9运行到顶部极限位置，并触发过渡轨道启动开关，第一过渡轨道3由竖直位置转动到水平位置并锁定，如图7b所示。接着，第一辅助轨道22收起，让开向右的水平通道，轿厢可以向右运行到下行竖直井附近，并触动下行井上端过渡轨道启动开关，此时，第二过渡轨道5由竖直位置转动到水平位置并锁定，如图7c所示，以便轿厢9继续向右运行到极限位置，触动下行井上端辅助轨道启动开关。然后，第二辅助轨道23由水平位置展开到竖直位置，如图7d所示，辅助驱动轮与第二辅助轨道啮合，第二过渡轨道5转动到竖直位置，轿厢就可以顺利地往下运行了。

当轿厢下行到底部最低楼层时，确认轿厢中无乘客后关门，轿厢9继续下行并触动辅助轨道启动开关，第三辅助轨道26和第四辅助轨道27由水平位置展开到竖直位置并锁定，如图7e所示，支撑轿厢9运行到下端极限位置，并与下端水平主轨道8啮合。然后，第三辅助轨道26和第四辅助轨道27收起，如图7f所示，轿厢9可以继续往左运行，并触动上行井底部左侧的辅助轨道启动开关，使该辅助轨道展开。这时，第五辅助轨道24和第六辅助轨道25由水平位置展开到竖直位置并锁定，如图7g、7h所示，轿厢9的上部辅助驱动轮通过与第五辅助轨道24和第六辅助轨道25啮合带动轿厢9上行，并触动辅助轨道收起开关使其收起。至此，轿厢9就完成了一个完整的循环运行过程。

如图10至13所示，本实施例所提供的循环式垂直升降电梯轿厢包括载客箱体91、支撑机构、缓冲机构、行走链轮和驱动机构，其中：

载客箱体91是运送乘客的载体，因此需要满足安全性、舒适性和运送效率等要求。

所述支撑机构安装在所述载客箱体91外，用于支撑载客箱体91的支撑机构。通过上述支撑机构，可以避免载客箱体91与井道的壁面直接接触，减少载客箱体91的损坏，还降低了载客箱体91中的乘客感受到的由电梯轿厢与井道的壁面之间的硬性碰撞传递的碰撞冲击，以利于提高乘客的舒适度。此外，所述支撑机构还具有对载客箱体91防护的作用。

参阅图10，作为所述支撑机构的优选实现方式，其可以包括第一支撑架913和第二支撑架914，其中：

第一支撑架913呈箱体框架结构，具有顶面、底面以及四个侧面。并且，第一支撑架913罩设在载客箱体91外，从而能够为载客箱体91提供较好的防护，以利于提高载客箱体91的安全性能。

第二支撑架914呈平面框架结构，并通过竖向支杆固定连接在载客箱体10的顶面和底面，并且设置成与载客箱体10的顶面和底面相平行。

每一个第二支撑架914的四角分别连接一个行走链轮，各行走链轮由所述驱动机构驱动控制。具体地，所述支撑机构的8个角分别布置有一个行走链轮。也就是说，载客箱体91的顶面四角分别一个行走链轮201，即文中提及的顶面行走链路201。载客箱体91的底面四角分别一个行走链轮202，即文中提及的底面行走链路202。这样可以使得所述支撑机构带动载客箱体91既可以通过侧面的行走链轮竖向（上下）移动，也可以通过行走链轮水平移（左右）移动。

为了满足载客箱体91运送乘客的舒适性要求，本实施例中的在载客箱体91与支撑机构之间布置所述缓冲机构。

由于载客箱体91受到的冲击主要包括两种形式，一种形式来自于电梯轿厢与井道的壁面之间的硬性碰撞所带来的冲击，另一种形式分来自于载客箱体91内部的乘客所带来的冲击，但是，无论属于哪一种形式的冲击，都会给载客箱体91内部的乘客带来不舒适感。，所述缓冲机构可以在一定程度上对载客箱体91受到的外部和/或内部冲击进行吸收，从而起到缓冲作用，以减小乘客在载客箱体91中的冲击感受。

顶面底面在一个实施例中，缓冲机构包括：缓冲骨架92、第一缓冲组件、第二缓冲组件、第一导向轮97和第二导向轮98。

缓冲骨架92罩设在载客箱体91外，第一支撑架913设在缓冲骨架92外，这有利于隔离第一支撑架913直接受到的外部冲击对载客箱体91的影响，以及避免载客箱体91受到的内部冲击对第一支撑架913的影响。

第一缓冲组件设在载客箱体91与缓冲骨架92之间，并且第一缓冲组件布置在载客箱体91的顶面和底面。通过第一缓冲组件，可以对载客箱体91受到的外部和/或内部沿竖直方向的冲击起到缓冲作用。

作为第一缓冲组件的一种优选实施方式，其可以包括第一弹性件93和第一阻尼94，其中：

第一弹性件93可以采用诸如弹簧等具有弹性的零件，其两端分别抵接载客箱体91和缓冲骨架92。此处的“抵接”可以理解为第一弹性件93的端部与载客箱体91和缓冲骨架92的表面相抵，而且还固定连接。第一弹性件93的数量可以是多个，比如，图1中示出的载客箱体91的顶面和底面各布置有两个第一弹性件93，并且，两个第一弹性件93对称布置在载客箱体91的顶面和底面。这样可以保证载客箱体91受到的缓冲作用是均匀和对称的，为满足载客箱体91运送乘客的舒适性要求创造条件。

第一阻尼94的两端分别连接载客箱体91和缓冲骨架92，且布置在载客箱体91的顶面和底面，如图1示出地，第一阻尼94布置在两个第一弹性件93之间。

第二缓冲组件设在缓冲骨架92与所述支撑机构之间，并且第二缓冲组件布置在缓冲骨架92的各个侧面，即布置在载客箱体91的各个侧面。通过第二缓冲组件，可以对载客箱体91受到的侧面各水平方向的冲击进行缓冲。

进一步地，所述第一缓冲组件还包括第一导向轮97，第一导向轮97设在载客箱体91与缓冲骨架92之间，且第一导向轮97布置在载客箱体91的侧面，使载客箱体91在受到外部和/或内部沿竖直方向的冲击时候能够沿着缓冲骨架92滑动以及在水平方向上支撑缓冲骨架92。

作为第二缓冲组件的一种优选实施方式，其可以包括第二弹性件95和第二阻尼96，其中：

第二弹性件95可以采用诸如弹簧等具有弹性的零件，其两端分别抵接缓冲骨架92和支撑机构。此处的“抵接”可以理解为第二弹性件95的端部与缓冲骨架92和支撑机构的表面相抵，而且还固定连接。第二弹性件95的数量可以是多个，比如，图1中示出的缓冲骨架92的各侧面分别布置有两个第二弹性件95，并且，两个第二弹性件95对称布置在缓冲骨架92的各侧面。这样可以保证缓冲骨架92受到的缓冲作用是均匀和对称的，进而保证载客箱体91受到的缓冲作用是均匀和对称的，为满足载客箱体91运送乘客的舒适性要求创造条件。

第二阻尼96的两端分别连接缓冲骨架92和所述支撑机构，且布置在缓冲骨架92的各个侧面，如图1示出地，第二阻尼96设在每一第二弹性件95的内侧且临近第二弹性件95的位置。

进一步地，所述第二缓冲组件还包括第二导向轮98，第二导向轮98设在缓冲骨架92与支撑机构之间，且第二导向轮98布置在缓冲骨架92的顶面和底面，使载客箱体91在受到外部和/或内部沿水平方向的冲击时候能够沿山势支撑机构滑动以及在竖直方向上支撑所述支撑机构。

在一个实施例中，驱动机构包括：伺服电机99和传动组件。伺服电机99设在所述支撑机构底面。传动组件的一端与伺服电机99的输出轴固定连接，另一端与行走链轮传动连接，用于将所述伺服电机99输出的动力传递输送给所述行走链轮。

在一个实施例中，传动组件包括：锥齿轮组合传动件和链轮组合传动件。其中：

参阅图11和图12，锥齿轮组合传动件具有第一锥齿轮910和第二锥齿轮911，第一锥齿轮910的传动轴91a与伺服电机99的输出轴固定连接。第二锥齿轮911与第一锥齿轮910啮合，且第二锥齿轮911的传动轴91b的两端分别设底面行走链轮202。

如图13所示，链轮组合传动件具有辅助链轮912，辅助链轮912装设在第二锥齿轮911的传动轴91b上，并通过链条916传动带动顶面行走链轮201同步转动，链条916通过张紧轮917张紧。张紧轮917安装在张紧轮支架（图中为示出）上，保证链条916的适度张紧，利于链轮之间的传动同步和有效性。

在一个实施例中，第一锥齿轮910的传动轴91a上设有带断电自锁功能的制动器915。带断电自锁功能的制动器915可以从市面直接购置得到。通过带断电自锁功能的制动器915，可以同时对第一锥齿轮910的传动轴91a实施制动，也就是断电自锁的双重保险。

本发明的工作原理如下：

图11为循环式垂直升降电梯轿厢的第一传动原理示意图。本发明提出的循环式垂直升降电梯轿厢工作过程中，由伺服电机99带动其传动轴91a作同步转动，传动轴91a上安装有带断电自锁功能的制动器915，传动轴91a带动第一锥齿轮910，并通过第二锥齿轮911带动传动轴91b，传动轴91b上安装有辅助链轮912，驱动底面行走链轮202。至此，轿厢底面的所有行走链轮202均实现了驱动。

图12和图13为循环式垂直升降电梯轿厢的第二传动原理示意图。在图12中，安装在轿厢底面行走链轮轴上的辅助链轮912，通过链条916带动安装在轿厢顶面行走链轮201转动。在图13中，张紧轮917安装在张紧轮支架上，保证同步传动链条916的适度张紧。至此，轿厢101顶面的所有顶面行走链轮组201也均实现了驱动，并与轿厢101底面的底面行走链轮组202同步转动。

最后需要指出的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。