一种提高电梯安全性的电梯坠落保护装置的制作方法

本实用新型属于电梯技术领域，具体地讲，是涉及一种提高电梯安全性的电梯坠落保护装置。

背景技术：

随着经济的发展和城市人口的集中化，城市中的高层建筑逐年递增，垂直升降电梯的使用变得尤为广泛。垂直升降电梯通常包括井道，轿厢及升降装置，轿厢用于运输人或货物，升降装置用于带动轿厢上下运行。因垂直升降电梯一旦发生故障，就有垂直坠落的危险，不仅会对电梯内乘坐人员产生严重的生命威胁，而且还会产生巨大的心理负担，因此垂直起降电梯的安全性成为人们日益关注的焦点问题。

为了提高垂直升降电梯的安全性，现有技术中，垂直升降电梯均配备有必要的电梯坠落保护装置。目前采用最为普遍的电梯坠落保护装置包括限速器、安全钳和井道底端的缓冲器(例如缓冲弹簧)等装置。当电梯的运行速度达到或超过设定的极限值时，限速器停止运转，并借助绳轮中的摩擦力或夹绳机构提拉起安装在轿厢梁上的连杆机构，通过机械动作发出信号，切断控制部的控制电路。同时，迫使安全钳动作，从而使轿厢强行制停在导轨上，只有当所有安全开关复位，轿厢向上提起时，安全钳才能释放，当安全钳没有恢复到正常状态时，电梯不能使用。

然而，上述电梯坠落保护装置还存在不少的弊端和局限性。例如，上述电梯坠落保护装置涉及到很多控制电路，需要三相ac380v供电电压。一旦停电，则控制电路无法正常工作，无法有效确保电梯轿厢停止坠落。因此，电梯的安全性大大降低。

因此，有必要设计新型的电梯坠落保护装置，以克服现有技术中的上述技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种提高电梯安全性的电梯坠落保护装置，即使停电导致电梯的其他保护装置失效，也能有效控制轿厢停止坠落，确保电梯的安全性能。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种提高电梯安全性的电梯坠落保护装置，设置在轿厢的外侧与电梯井的内壁之间，包括：对称设置在所述轿厢外部两侧的两块带齿的第一挡板，对称设置在电梯井对应的内壁上的两块带齿的第二挡板，第一弹簧组，速度检测器和控制部，其中：

所述第一挡板整体为u型结构，开口朝向所述轿厢内，包括顶端连接段、底端连接段及中间连接板，所述中间连接板的外壁上具有所述齿，且所述中间连接板上的齿可与所述第二挡板上的齿啮合；

所述轿厢外部的顶面两侧分别设置有门型结构的顶端限位部，两个所述顶端连接段分别插入对应的所述顶端限位部内，末端通过所述第一弹簧组相互连接；所述轿厢外部的顶面在所述顶端连接段的下方对称开设有2个顶端滑槽，所述顶端连接段的下方固定安装有2个第一电磁铁，2个所述第一电磁铁分别嵌在所述顶端滑槽内并可沿所述顶端滑槽滑动导向；所述轿厢外部的底面两侧分别设置有门型结构的底端限位部，两个所述底端连接段分别插入对应的所述底端限位部内，末端通过第一弹簧组相互连接；所述轿厢外部的底面在所述底端连接段的上方对称开设有2个底端滑槽，所述底端连接段的上方固定安装有2个第二电磁铁，2个所述第二电磁铁分别嵌在所述底端滑槽内并可沿所述底端滑槽滑动导向；

所述速度检测器与所述控制部可通信地连接，所述第一电磁铁和第二电磁铁由所述控制部的控制电路控制通电、断电；

电梯正常运行时，所述第一电磁铁和第二电磁铁处于通电状态，两侧的电磁铁相互吸引，使得所述第一弹簧组均处于压缩状态；电梯紧急坠落时，所述第一电磁铁和第二电磁铁断电，两块所述第一挡板在所述第一弹簧组的弹力作用下向两侧移动，直至与所述第二挡板摩擦以降低坠落速度，并最终啮合以阻止坠落，啮合后所述第一弹簧组仍处于压缩状态。

根据本实用新型，设置在所述轿厢的顶端和底端的所述第一弹簧组分别至少有两根弹簧。

优选地，顶端的所述第一弹簧组露出在两个所述顶端限位部之间，底端的所述第一弹簧组露出在两个所述底端限位部之间。

优选地，所述第一弹簧组中的每一根弹簧与所述顶端连接段或底端连接段的末端通过焊接或挂钩的形式固定。

优选地，一个所述顶端连接段的下方的所述轿厢上对称设置有2个所述顶端滑槽，对应地，所述顶端连接段的下方对称安装有2个所述第一电磁铁，2个所述第一电磁铁分别嵌在所述顶端滑槽内并可沿所述顶端滑槽滑动导向；

一个所述底端连接部的上方的所述轿厢上对称设置有2个底端滑槽，对应地，所述底端连接段的上方对称安装有2个所述第二电磁铁，2个所述第二电磁铁分别嵌在所述底端滑槽内并可沿所述底端滑槽滑动导向。

优选地，所述顶端连接段的底面与所述轿厢的顶面之间还设置有导向装置。

根据本实用新型的一个优选技术方案，所述电梯坠落保护装置还包括两套第二弹簧组，两套所述第二弹簧组分别设置在两块所述第一挡板与轿厢的外壁之间；所述第二弹簧组中的弹簧的一端与所述第一挡板的内侧壁固定，另一端与所述轿厢的外壁固定。

进一步优选地，所述第二弹簧组包括均匀分布的12根弹簧。

根据一个实例，所述12根弹簧分成上下4排，每排3个均匀分布。

优选地，所述速度检测器为红外检测器，所述红外检测器包括红外发射器和红外接收器，所述红外发射器安装在所述轿厢的底部，所述红外接收器安装在所述轿厢的底部或安装在所述电梯井的底部。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益技术效果：

(1)、本实用新型的提高电梯安全性的电梯坠落保护装置，第一电磁铁和第二电磁铁通电时，相对设置的电磁铁相互吸引而使第一弹簧组压缩，积蓄弹性势能。当停电或其他保护装置失灵状态下，电磁铁断电，第一弹簧组在弹性势能的作用下向两端伸长，推动第一挡板向第二挡板靠近，由于第一挡板和第二挡板上设置了齿，使得第一挡板和第二挡板可最终相互啮合，从而迫使电梯降速直至停止，相比现有技术中仅仅具有减速效果的电梯坠落保护装置而言，显著提高了电梯的安全性。

(2)、本实用新型通过上述技术方案，能有效防止电梯故障时的电梯坠落，即使停电导致电梯的其他保护装置失效，也能有效控制轿厢停止坠落，确保电梯的安全性能。当电梯通电时，电磁铁通电又恢复磁性，可使第一弹簧组恢复到最初的压缩状态，使得整个电梯系统恢复正常工作状态，因此极大地提高了电梯的安全性能。

(3)、同时，电磁铁和第一弹簧组的有效配合，使得整个装置的可控性强，且提高了装置整体的驱动能力和结构稳定性。

附图说明

图1是本实用新型的实施例1的电梯坠落保护装置的结构示意图(电梯正常运行)。

图2是图1的主视图。

图3是本实用新型的电梯坠落保护装置的结构示意图(电梯紧急坠落，第一挡板与第二挡板啮合)。

图4是第一挡板的主视图。

图5是图4的第一挡板的右视图。

图6是轿厢未安装第一挡板的右视图。

图7为一个弹簧的参数设定参考图。

图8为本实用新型的实施例2的电梯坠落保护装置的结构示意图(电梯正常运行)。

图中：10-轿厢、20-电梯井、30-第一挡板、40-第二挡板、50a-第一电磁铁、50b-第二电磁铁、60-第一弹簧组、70-第二弹簧组；

11-顶端限位部、12-顶端滑槽、13-底端限位部、14-底端滑槽、31-顶端连接段、32-底端连接段、33-中间连接板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。

如图1至图6所示，根据本实用新型的提高电梯安全性的电梯坠落保护装置，设置在轿厢10的外侧与电梯井20的内壁之间，包括：对称设置在所述轿厢10外部两侧的两块带齿的第一挡板30，对称设置在电梯井20对应的内壁上的两块带齿的第二挡板40，第一弹簧组60，速度检测器和控制部，其中：

所述第一挡板30整体为u型结构，开口朝向所述轿厢10内，包括顶端连接段31，底端连接段32及连接所述顶端连接段31和底端连接段32的中间连接板33，所述中间连接板33的外壁上具有所述齿，且所述中间连接板33上的齿可与所述第二挡板40上的齿啮合；

所述轿厢10外部的顶面两侧分别设置有门型结构的顶端限位部11，两个所述顶端连接段31分别插入对应的所述顶端限位部11内，末端通过第一弹簧组60相互连接；所述轿厢10外部的顶面在所述顶端连接段31的下方对称开设有2个顶端滑槽12，所述顶端连接段31的下方固定安装有2个第一电磁铁50a，2个所述第一电磁铁50a分别嵌在所述顶端滑槽12内并可沿所述顶端滑槽12滑动导向。

所述轿厢10外部的底面两侧分别设置有门型结构的底端限位部13，两个所述底端连接段32分别插入对应的所述底端限位部13内，末端通过第一弹簧组60相互连接；所述轿厢10外部的底面在所述底端连接段32的上方开设有底端滑槽14，所述底端连接段32的上方固定安装有第二电磁铁50b，2个所述第二电磁铁50b分别嵌在所述底端滑槽14内并可沿所述底端滑槽14滑动导向。

所述速度检测器与所述控制部可通信地连接，所述第一电磁铁50a和第二电磁铁50b由所述控制部的控制电路控制通电、断电；电梯正常运行时，所述第一电磁铁50a和第二电磁铁50b处于通电状态，两侧的电磁铁相互吸引，使得所述第一弹簧组60均处于压缩状态；电梯紧急下坠时，所述第一电磁铁50a和第二电磁铁50b断电，两块所述第一挡板30在所述第一弹簧组60的弹力作用下向两侧移动，直至与所述第二挡板40摩擦以降低坠落速度，并最终啮合以阻止坠落，啮合后所述第一弹簧组60仍处于压缩状态，即两块所述第一挡板30分别与所述第二挡板40上的齿啮合后，两块所述第一挡板30向外移动的距离之和小于所述第一弹簧组60的最大伸长量。

所述速度检测器为现有技术中常规的检测器，可直接购买市售产品。根据本实用新型的工作原理，本领域技术人员设定所述控制部的结构是很容易的。

本实用新型的提高电梯安全性的电梯坠落保护装置，第一电磁铁50a和第二电磁铁50b通电时，相对设置的电磁铁相互吸引而使第一弹簧组60压缩，积蓄弹性势能。当停电或其他保护装置失灵状态下，所述第一电磁铁50a和第二电磁铁50b断电，第一弹簧组60在弹性势能的作用下向两端伸长，推动所述第一挡板30向第二挡板40靠近，由于所述第一挡板30和第二挡板40上设置了齿，使得第一挡板30和第二挡板40可最终相互啮合，从而迫使电梯降速直至停止，相比现有技术中仅仅具有减速效果的电梯坠落保护装置而言，显著提高了电梯的安全性。

本实用新型通过上述技术方案，能有效防止电梯故障时的电梯坠落，即使停电导致电梯的其他保护装置失效，也能有效防止电梯坠落，确保电梯的安全性能。当电梯通电时，电磁铁通电又恢复磁性，可使所述第一弹簧组60恢复到最初的压缩状态，使得整个电梯系统恢复正常工作状态，因此极大地提高了电梯的安全性能。同时，电磁铁分布均匀，且电磁铁和第一弹簧组的有效配合，使得整个装置的受力均匀且可控性强，且提高了装置整体的驱动能力和结构稳定性。

需要说明的是，可因供电系统断电，导致电梯出现坠落的紧急状况，同时导致所述第一电磁铁50a和第二电磁铁50b断电。也可由停电以外的其他原因导致电梯出现坠落的紧急状况，此时，由控制部控制所述第一电磁铁50a和第二电磁铁50b断电。

需要说明的是，不限制所述第一弹簧组60中弹簧的数量。本领域技术人员根据轿厢10的设计重量、承载人数、重量，摩擦系数等参数，可合理设置弹簧的参数，以满足安全性的要求和满足足够的弹力，使其在电梯正常状态下处于压缩状态，电梯紧急状态下能够向外推动所述第一挡板30与所述第二挡板40接触，并仍然处于压缩状态，能够抵挡住所述第一挡板30与所述第二挡板40接触摩擦，在水平方向产生适当偏移时的阻力。

优选地，设置在所述轿厢的顶端和底端的所述第一弹簧组60至少有两个弹簧，以防止其中一个弹簧发生损坏时，确保所述第一挡板30不会脱离所述顶端限位部11掉出而影响电梯运行。在本实用新型的部分实施例中，所述第一弹簧组60具有5根弹簧。

优选地，所述顶端连接段31的底面与所述轿厢10的顶面之间还设置有导向装置(图中未示出)；比如滑轨-滑槽配合结构，以使所述顶端连接段31的底面与所述轿厢10的顶面由大的面接触转变为小的线接触，从而提高其导向性能，极大地减少了摩擦。同时进一步提高了电梯运行时或发生故障时的结构稳定性。

优选地，顶端的所述第一弹簧组60露出在两个所述顶端限位部11之间，底端的所述第一弹簧组60露出在两个所述底端限位部13之间。如此设置，使得所述第一弹簧组60的安装和维护方便。

优选地，所述第一弹簧组60中的每一个弹簧与所述顶端连接段31或底端连接段32的末端通过焊接或挂钩的形式固定。

进一步优选地，所述弹簧与所述顶端连接段31或底端连接段32的末端通过焊接固定连接。

需要说明的是，本领域技术人员很容易理解，所述速度检测器为现有技术中常规的用于电梯速度感应的速度检测器。例如：

所述速度检测器可以为红外检测器，所述红外检测器包括红外发射器和红外接收器，所述红外发射器设置在所述轿厢上，所述红外接收器设置在所述轿厢上，此时所述红外检测器为反射式红外检测器。

或红外接收器设置在所述电梯井的底部，此时，所述红外检测器为对射式红外检测器。

所述红外接收器接收的信息转换为信号并经放大后传递给所述控制部，所述控制部接收放大信号，并计算所述电梯的实际运行速度，同时与预设的最大速度值进行比较。当实际运行速度大于预设的最大速度值时，则认为电梯处于快速坠落状态，则控制部发出指令，对所述第一电磁铁50a和第二电磁铁50b进行断电处理。

根据本实用新型的一个具体实例：

所述轿厢的尺寸为长×宽×高＝1600×1600×2200mm。轿厢的质量为1000kg，荷载的最大重量为1000kg。两块第一挡板30的质量为200kg，四块第一电磁铁50a的质量为50kg，四块第二电磁铁50b的质量为50kg；顶部和底部分别采用5根弹簧。

如图7所示，弹簧的参数为：弹簧材质：sus304-wpb，平均螺旋直径(中径)d：160mm，线材直径(线径)d：25mm，压簧总圈数na：10圈，原始长度l0：300mm，压缩后长度(min)l1：160mm，压缩后长度(max)l2：120mm。经计算，得到符合要求的弹簧参数如下：

横弹性系数g：7000kg/mm²，最大应力smax：76pa，弹簧外径d2：185mm,弹簧内径d1：135mm，弹簧指数(旋绕比)c：6.4，节距t＝28.13mm，弹簧系数k＝10430.81g/mm，作用力量(min)p1＝1460318.8g，作用力量(max)p2＝1877546.31g，作用力量(min)p1＝14211.08n，作用力量(max)p2＝18399.95n，应力(min)s1＝38.08kg/mm²，应力(max)s2＝48.96kg/mm²。

本领域技术人员很容易理解，可根据实际的轿厢荷载，设计荷载等参数，合理设置所述弹簧的数量和弹簧的参数，以满足本实用新型的技术效果的需求。

结合图1至图6，当电梯突然坠落，其他保护装置失灵，电梯坠落保护装置如此运行：

(1)、所述控制部控制所述第一电磁铁50a和第二电磁铁50b断电，电磁铁的磁性消失，所述第一弹簧组60在弹性势能的作用下向两端伸长，推动相邻的所述第一挡板30向第二挡板40相互靠近，过程中产生较大的摩擦阻力，直至接触且相互啮合，从而迫使电梯降速直至停止；

(2)、当电梯故障解除后，所述控制部控制所述第一电磁铁50a和第二电磁铁50b通电时，电磁铁恢复磁性，可使第一弹簧组60恢复到最初的压缩状态，确保整个电梯系统能恢复正常工作状态。

此过程中，速度检测器检测电梯的速度数据信号通过数据传输接口并传送给控制部的数据接收接口，所述控制部收到速度数据信号，判断所述速度数据与预设的电梯坠落速度的大小；当所述速度数据达到预设的电梯坠落速度时，所述控制部发出指令，

控制所述电磁铁的控制电路断电。当故障解除后，可人工启动所述第一电磁铁50a和第二电磁铁50b的电路开关，使所述第一电磁铁50a和第二电磁铁50b通电，电磁铁恢复磁性，电梯恢复到正常状态。

当突然断电导致其他保护装置失灵，电梯坠落，电梯坠落保护装置如此运行：

(1)、所述第一电磁铁50a和第二电磁铁50b自动断电，电磁铁的磁性消失，所述第一弹簧组60在弹性势能的作用下向两端伸长，推动相邻的所述第一挡板30向第二挡板40相互靠近，过程中产生较大的摩擦阻力，直至接触且相互啮合，从而迫使电梯降速直至停止；

(2)、当电梯故障解除后，所述第一电磁铁50a和第二电磁铁50b通电时，电磁铁恢复磁性，可使第一弹簧组恢复到最初的压缩状态，确保整个电梯系统能恢复正常工作状态。

此过程中，突然断电导致其他保护装置失灵，所述第一电磁铁50a和第二电磁铁50b自动断电。当故障解除后，可人工启动所述第一电磁铁50a和第二电磁铁50b的电路开关，使所述第一电磁铁50a和第二电磁铁50b通电，电磁铁恢复磁性，电梯恢复到正常状态。

实施例2

如图8所示，本实施例的基本方案与实施例1相同，区别在于：

所述电梯坠落保护装置还包括两套第二弹簧组70，两套所述第二弹簧组70分别设置在两块所述第一挡板30与轿厢10的外壁之间；所述第二弹簧组70中的弹簧的一端与所述第一挡板30的内侧壁固定，另一端与所述轿厢10的外壁固定。电梯正常工作室，所述第二弹簧组70处于压缩状态。

如此设置，第二弹簧组70具有减震的效果，可有效防止本实用新型的电梯坠落保护装置启动时，由于第一挡板30在弹簧作用下与井道内第二挡板40发生接触导致电梯产生晃动等不平稳状态而对被困人员造成二次伤害，进一步提高了电梯的安全性能。

进一步优选地，所述第二弹簧组70包括均匀分布的12根弹簧。

根据一个具体实例，所述12根弹簧分成上下4排，每排3个均匀分布。

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。