一种高层建筑用多重防护智能安全电梯的制作方法

本发明涉及电梯技术领域，具体涉及一种高层建筑用多重防护智能安全电梯。

背景技术

电梯是指安装在建筑物内用于运送人员或货物的垂直升降工具。电梯运行的可靠性、安全性直接关系到人们的生命和财产安全。特别是随着城市建设的高速扩张，高层建筑已经成为住宅的主流，乘用电梯已成为生活的一部分，电梯的安全运行越来越引起社会的广泛关注。

现有电梯通常由井道、机房、传动部分、升降部分、控制部分和安全装置五部分组成，其中安全装置(主要是指缓冲器、限速器和机械、电气连锁)主要起到应急保护的作用，在一定程度上提高了电梯的安全性。但在实际使用时依然存在发生安全事故的风险，通过对事故发生的原因分析，主要分为三类，一是人为造成的，例如恶意撞门导致跌落电梯井，二是年久失修，电梯存在重大安全隐患，三是电梯本身设计存在一些不足，特别是应对断电、地震、电器件损坏等突发情况没有很好的应急保护措施。因此，有必要对现有电梯进行改进，特别是应急保护措施更应该加强。

为了提升电梯的安全性，使产品设计更加合理，并趋于完善，现有技术进行了各种尝试，试图使电梯整体结构更加合理，然而总是存在一些未尽如人意之处，例如中国专利发明申请号201810550569.3利用电磁铁原理设置了一套底部缓冲保护装置，该技术方案只是针对轿厢下落到底部时的应急措施，但无法解决例如中间停电、电梯运行过快等其他应急情况，另外，虽然该技术方案能够起到缓冲的作用，但如果电梯处于高处出现故障而下落时，由于自身重力的作用当到达底部时冲击力是非常大的，而且还会出现反向作用，因此该技术方案还有待进一步完善改进。

需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了弥补现有技术的不足，提供了一种高层建筑用多重防护智能安全电梯，它具有整体结构设计合理、多重防护、逐级防护、安全性高等优点，解决了现有技术中存在的不足。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种高层建筑用多重防护智能安全电梯，包括用于给电梯供电的电梯供电系统、控制电梯运行的电梯控制系统和设置在高层建筑内的电梯井道，所述电梯井道内两侧分别设有电梯支架，两所述电梯支架之间设有垂直升降的电梯轿厢，两所述电梯支架上端横向设有安装支架，所述安装支架上设有电梯升降驱动装置，所述电梯升降驱动装置通过机械式断链保护机构与电梯轿厢顶部连接，所述电梯轿厢两侧分别与电梯支架之间设有电磁吸附保护机构，所述电梯井道底部设有缓冲防坠保护机构，所述机械式断链保护机构包括分别铰接设置在电梯轿厢顶部两侧的防坠转杆，两所述防坠转杆内侧分别与连接挂件铰接连接，所述连接挂件与电梯升降驱动装置连接，所述防坠转杆内侧与电梯轿厢顶部之间设有驱动防坠转杆旋转的旋转驱动器，所述电梯支架上沿竖向方向间隔设有多个与防坠转杆配合将电梯轿厢卡住的防坠支撑杆，所述电梯升降驱动装置与电梯控制系统连接。

在一个示例中，两个所述防坠转杆对称设置在电梯轿厢顶部两侧，所述连接挂件与电梯升降驱动装置连接时，所述防坠转杆内侧向上，外侧远离电梯支架，所述连接挂件与电梯升降驱动装置断开时，所述防坠转杆在旋转驱动器的作用下内侧与电梯轿厢顶部接触时，防坠转杆的外侧向外旋转伸出使防坠支撑杆能够卡住防坠转杆。

在一个示例中，所述旋转驱动器为伸缩弹簧，所述伸缩弹簧一端与电梯轿厢顶部连接，另一端与防坠转杆内侧端部连接。

在一个示例中，所述电梯轿厢顶部上对应防坠转杆内侧位置设有加强板。

在一个示例中，所述电梯支架靠近电梯轿厢的两个棱角处分别竖向设有导轨，所述电梯轿厢对应导轨的位置设有沿导轨升降的滚轮。

在一个示例中，所述电梯升降驱动装置包括设置在安装支架顶部前端的履带轮a和设置在安装支架顶部后端的履带轮b，所述履带轮a和履带轮b上安装升降履带，所述升降履带前端端部与连接挂件连接，所述升降履带后端端部与配重块连接，所述履带轮a和履带轮b中的任意一个安装有驱动轴，所述驱动轴通过齿轮传动与变速器，所述变速器与伺服电机连接，所述伺服电机与电梯控制系统连接。

在一个示例中，所述电磁吸附保护机构包括设置在电梯轿厢两侧的磁铁，所述电梯支架上沿竖向方向间隔设有多个与磁铁配合对电梯轿厢进行吸附防止下坠的电磁吸盘，所述电磁吸盘与电梯控制系统连接。

在一个示例中，所述缓冲防坠保护机构包括设置在电梯轿厢底部的电磁铁a和设置在电梯井道底部与电磁铁a磁性相同的电磁铁b，所述电梯井道底部沿电磁铁b四周均匀设有若干缓冲弹簧，所述缓冲弹簧上设有缓冲板，所述电梯井道底部四周设有对缓冲板进行导向的导向轨。

在一个示例中，所述电梯供电系统连接有太阳能光伏发电系统，所述太阳能光伏发电系统包括设置在高层建筑顶部的太阳能光伏板，所述太阳能光伏板通过导线与太阳能控制器连接，所述太阳能控制器分别与逆变器和蓄电池连接，所述逆变器与电梯供电系统连接。

在一个示例中，所述电梯井道与电梯轿厢之间设有超声波传感器，所述超声波传感器与微处理器电连接，所述微处理器与伺服电机连接，所述超声波传感器包括发射端和接收端，所述发射端设置在电梯轿厢底部，所述接收端设置在电梯井道底部。

在一个示例中，所述电梯轿厢左侧壁、右侧壁、后侧壁及顶部分别设有多个减震弹簧，所述减震弹簧上设有由减震软胶垫构成的内壁。

在一个示例中，所述电梯轿厢顶部安装有应急储物箱。

在一个示例中，所述应急储物箱内设有氧气瓶、水、食物和药品。

在一个示例中，所述电梯控制系统包括轿厢操纵盘、厅门信号、plc控制器、变频器和调速器。

本发明采用上述方案，针对现有电梯安全防护存在的技术问题，设计了一种高层建筑用多重防护智能安全电梯，通过设计机械式断链保护机构，实现当驱动电梯轿厢的钢丝绳或链条或履带发生断裂时，能够第一时间利用机械结构实现卡住电梯轿厢(刚断开时电梯轿厢电梯下行速度是最小，最容易对电梯轿厢卡住)，具有不受供电影响，及时有效卡住电梯轿厢的作用，是本申请电梯安全防护中的第一道安全防护；通过设计电磁吸附机构，可以实现对电梯轿厢的吸附作用，防止其下坠，实现第二道安全防护，与机械式断链保护机构配合能够显著提升防坠效果；通过设计缓冲防坠保护机构充分利用电磁同性相斥以及弹簧的缓冲减震效果实现对坠落电梯井道底部的电梯轿厢进行有效保护，实现第三道安全防护；通过设计太阳能光伏发电系统，不仅能够在遇到停电等紧急情况时提供电力，同时更加节能环保地为电梯提供持久动力，形成第四道安全保护；通过对电梯轿厢内部进行改造，使其实现软包装，并能够储备氧气瓶、水和食物，应对被困时使用，形成第五道安全防护；通过设计超声波传感器实现对电梯轿厢运行速度的检测，用于应急时对伺服电机进行控制，进行降速；通过设计履带式电梯升降驱动装置替代传统的绳索牵引方式，更加安全可靠。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明电梯的整机结构示意图；

图2是本发明电梯中机械式断链保护机构正常运行时的结构示意图；

图3是本发明电梯中机械式断链保护机构断链后的结构示意图；

图4是本发明电梯中电梯升降驱动装置侧视工作原理示意图；

图5是本发明电梯中电梯升降驱动装置俯视图；

图6是本发明电梯中缓冲防坠保护机构俯视图；

图7是本发明电梯中电梯轿厢侧壁截面图；

图中，1、电梯井道，2、电梯支架，3、电梯轿厢，4、安装支架，5、电梯升降驱动装置，501、履带轮a、502、履带轮b，503、升降履带，504、配种块，505、驱动轴，506、齿轮传动，507、变速器，508、伺服电机，6、机械式断链保护机构，601、防坠转杆，602、连接挂件，603、旋转驱动器，604、防坠支撑杆，605、加强板，7、电磁吸附保护机构，701、磁铁，702、电磁吸盘，8、缓冲防坠保护机构，801、电磁铁a，802、电磁铁b，803、缓冲弹簧，804、缓冲板，805、导向轨，9、导轨，10、滚轮，11、电梯供电系统，12、电梯控制系统，13、太阳能光伏发电系统，1301、太阳能光伏板，1302、太阳能控制器，1303、逆变器，1304、蓄电池，14、超声波传感器，15、减震弹簧，16、减震软胶垫，17、应急储物箱。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本发明的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖向”、“垂直”、“顶部”、“底部”、“内侧”、“外侧”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。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

此外，术语“a”、“b”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“a”、“b”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，需要理解的是，本申请中的多道防护越是高层建筑越能发挥出本申请多道防护设计的优越性，通常适用于20层以上高层建筑，但这不能理解为对本发明建筑楼层数的限定。

在本发明中，需要理解的是，“电梯控制系统”是指现有电梯中自带的控制系统，能够控制整个电梯正常运行的各种控制硬件和软件的组合，这属于现有技术，不是本发明的重点，在此不再赘述；“电梯供电系统”是指能够为电梯正常运行提供电力的设备，这属于现有技术，不是本发明的重点，在此不再赘述。另外需要理解的是，电梯是一套复杂的系统，整个电梯正常运行需要很多现有零部件或功能单元或硬件或软件，而本发明的重点在于电梯防坠，对于本申请中未提及的现有零部件属于本领域技术人员认知范围，因此，不能理解为缺少技术特征。

如图1-7所示，一种高层建筑用多重防护智能安全电梯，包括用于给电梯供电的电梯供电系统11、控制电梯运行的电梯控制系统12和设置在高层建筑内的电梯井道1，电梯井道1内两侧分别设有电梯支架2，两电梯支架2之间设有垂直升降的电梯轿厢3，两电梯支架2上端横向设有安装支架4，安装支架4上设有电梯升降驱动装置5，电梯升降驱动装置5通过机械式断链保护机构6与电梯轿厢3顶部连接，电梯轿厢3两侧分别与电梯支架2之间设有电磁吸附保护机构7，电梯井道1底部设有缓冲防坠保护机构8，机械式断链保护机构6包括分别铰接设置在电梯轿厢3顶部两侧的防坠转杆601，两防坠转杆601内侧分别与连接挂件602铰接连接，连接挂件602与电梯升降驱动装置5连接，防坠转杆601内侧与电梯轿厢3顶部之间设有驱动防坠转杆601旋转的旋转驱动器603，电梯支架2上沿竖向方向间隔设有多个与防坠转杆601配合将电梯轿厢3卡住的防坠支撑杆604，电梯升降驱动装置5与电梯控制系统12连接。通过设计机械式断链保护机构6，实现当驱动电梯轿厢3的钢丝绳或链条或履带发生断裂时，能够第一时间利用机械结构实现卡住电梯轿厢3(刚断开时电梯轿厢3电梯下行速度是最小，最容易对电梯轿厢3卡住)，具有不受供电影响，及时有效卡住电梯轿厢3的作用，是本申请电梯安全防护中的第一道安全防护；通过设计电磁吸附机构7，可以实现对电梯轿厢3的吸附作用，防止其下坠，实现第二道安全防护，与机械式断链保护机构6配合能够显著提升防坠效果；通过设计缓冲防坠保护机构8充分利用电磁同性相斥以及弹簧的缓冲减震效果实现对坠落电梯井道1底部的电梯轿厢3进行有效保护，实现第三道安全防护，这三道安全防护相互配合，解决避免因一道安全失效造成的事故，安全性更高。

防坠支撑杆604的具体安装方式可以根据楼层来安装，例如在电梯支架604上对应每层楼层的上部位置安装一个防坠支撑杆604或者在每层楼层的底部位置安装一个防坠支撑杆604。

两个防坠转杆601对称设置在电梯轿厢3顶部两侧，连接挂件602与电梯升降驱动装置5连接时，防坠转杆601内侧向上，外侧远离电梯支架2，连接挂件602与电梯升降驱动装置5断开时，防坠转杆601在旋转驱动器603的作用下内侧与电梯轿厢3顶部接触时，防坠转杆601的外侧向外旋转伸出使防坠支撑杆604能够卡住防坠转杆601。

旋转驱动器603为伸缩弹簧，伸缩弹簧一端与电梯轿厢3顶部连接，另一端与防坠转杆601内侧端部连接。利用伸缩弹簧的特性，实现驱动防坠转杆601旋转，进而实现防坠转杆601卡在防坠支撑杆604上，从而将电梯轿厢3第一时间卡住。

电梯轿厢3顶部上对应防坠转杆601内侧位置设有加强板605。

电梯支架2靠近电梯轿厢3的两个棱角处分别竖向设有导轨9，电梯轿厢3对应导轨9的位置设有沿导轨9升降的滚轮10。确保电梯轿厢3沿竖向导轨精确运行，且有效避免左右或前后晃动，电梯轿厢运行更加平稳。

电梯升降驱动装置5包括设置在安装支架4顶部前端的履带轮a501和设置在安装支架4顶部后端的履带轮b502，履带轮a501和履带轮b502上安装升降履带503，升降履带503前端端部与连接挂件602连接，升降履带503后端端部与配重块504连接，履带轮a501和履带轮b502中任意一个安装有驱动轴505，驱动轴505通过齿轮传动506与变速器507，变速器507与伺服电机508连接，伺服电机508与电梯控制系统12连接。通过设计履带式电梯升降驱动装置5替代传统的绳索牵引方式，更加安全可靠。

电磁吸附保护机构7包括设置在电梯轿厢3两侧的磁铁701，电梯支架2上沿竖向方向间隔设有多个与磁铁701配合对电梯轿厢3进行吸附防止下坠的电磁吸盘702，电磁吸盘702与电梯控制系统12连接。利用电磁吸盘原理对电梯轿厢进行吸附防止下坠。

电磁吸盘702的具体安装方式可以根据楼层来设计，例如在电梯支架上对应每层楼层的中部位置安装一个电磁吸盘或者上部或者下部。

缓冲防坠保护机构8包括设置在电梯轿厢3底部的电磁铁a801和设置在电梯井道1底部与电磁铁a801磁性相同的电磁铁b802，电梯井道1底部沿电磁铁b802四周均匀设有多个缓冲弹簧803，缓冲弹簧803上设有缓冲板804，电梯井道1底部四周设有对缓冲板804进行导向的导向轨805。通过在电梯轿厢3底部和电梯井道1底部安装磁性相同的磁铁，充分利用同性相斥的原理，避免电梯轿厢3下落至底部后造成撞击，降低伤害，通过缓冲弹簧803的作用再对电梯轿厢3进行缓冲使电梯轿厢3坠落造成的伤害进一步降低。

电梯供电系统11连接有太阳能光伏发电系统13，太阳能光伏发电系统13包括设置在高层建筑顶部的太阳能光伏板1301，太阳能光伏板1301通过导线与太阳能控制器1302连接，太阳能控制器1302分别与逆变器1303和蓄电池1304连接，逆变器1303与电梯供电系统11连接。通过设计太阳能光伏发电系统，不仅能够在遇到停电等紧急情况时提供电力，同时更加节能环保地为电梯提供持久动力，形成第四道安全保护。

电梯井道1与电梯轿厢3之间设有超声波传感器14，超声波传感器14与微处理器电连接，微处理器与伺服电机508连接，超声波传感器14包括发射端和接收端，发射端设置在电梯轿厢3底部，接收端设置在电梯井道1底部。通过设计超声波传感器14实现对电梯轿厢3运行速度的检测，用于应急时对伺服电机508进行控制，进行降速。

电梯轿厢3左侧壁、右侧壁、后壁及顶部分别设有若干减震弹簧15，减震弹簧15上设有由减震软胶垫16构成的内壁，电梯轿厢3顶部安装有应急储物箱17，应急储物箱17内设有氧气瓶、水、食物和药品等必须品。通过对电梯轿厢内部进行改造，使其实现软包装，并能够储备氧气瓶、水和实物，应对被困时使用，形成第五道安全防护。

电梯控制系统12包括轿厢操纵盘、厅门信号、plc控制器、变频器和调速器。

本发明的工作过程：

当升降履带503断开时，此时在伸缩弹簧的作用下防坠转杆601向内旋转，防坠转杆601外侧旋转伸出，内侧与加强板605抵接，随着电梯轿厢3下落(最多下落相邻两个防坠支撑杆604的间距)，防坠转杆601卡在其下方的第一个防坠支撑杆604上(由于电梯轿厢3初始速度较低，冲击力较小，因此当发生断裂后，第一时间采用防坠支撑杆604对其卡住非常有效)，进而实现防坠电梯轿厢3坠落的危险，同时电梯的报警系统报警，维修人员将电梯轿厢3内的被困人员解救和维修电梯。当升降履带503断开时，同时第二道防护也是起作用的，与第一道防护配合，以第一道防护为主，当第一道防护失效时，第二道防护为主，第三道防护为辅，当第二道防护失效时，第三道防护为主进行安全防护，上述三道防护层层进行预防和防护，确保电梯发生坠落时，安全性更高。

当电梯供电系统11发生故障时，太阳能光伏发电系统13为整个电梯系统进行供电，确保安全运行，且日常正常使用时，可进行部分供电，节约成本。

当因非升降履带503断裂造成的电梯轿厢3过快运行时，超声波传感器14将检测速度信息发送给微处理器，微处理器控制伺服电机508转速，进而降低电梯轿厢3下降速度，同时电磁吸盘702通电对电梯轿厢3进行吸附防止坠落。

当电梯轿厢3无法正常开门时，被控的人员可以打开应急储物箱17，自取应急储物箱17内的水、食物、氧气和药品，等待救援。本申请的高层建筑用多重防护智能安全电梯具有整体结构设计合理、多重防护、逐级防护、安全性高等优点。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。