套筒式单双层可切换电梯系统的制作方法

本发明主要涉及一种套筒式单双层可切换电梯系统，特别是涉及借助套筒结构提高单双层运行时的安全性以及适应性的电梯系统。

背景技术：

双层电梯目前多用于超高层建筑物上，用以作为一种大容量的垂直运输工具，以提高超高层建筑物电梯系统的垂直输送效率。但是目前，双层电梯的使用并不广泛，究其原因主要是其适应性能较差，需要根据不同的楼宇情况设置不同的控制系统，并且由于楼层间距存在差别需要设置专门的距离调节机构，而更多的情况，由于这种设置上的复杂性，导致成本的提高，也影响了电梯的安全性能，这就导致双层电梯在大容量运输上的优势无法得到充分发挥。

近年来，对双层电梯技术研究较为先进的日本各电梯公司，将主要研究方向集中于进一步优化控制策略以及改进层间距离调节机构，但是这并不能从根本上解决双层电梯的适应性、安全性和成本问题。

技术实现要素：

本发明是针对双层电梯所存在的问题作出的，本发明的目的在于从双层电梯的结构入手，通过将双层电梯设置为套筒式布置并进行进一步改进，从而使得双层电梯系统不但能在单层运行和双层运行模式间切换，而且在单层运行时也能使外层轿厢发挥安全保护的作用而不成为累赘，同时也能够适应于单层运行和双层运行时的层间距离调节需要，从而有效解决双层电梯的适应性、安全性和成本问题，有效降低了生产制造成本，扩大了使用范围和市场。

本发明所述的电梯系统包括由外轿厢和内轿厢组成的轿厢系统，外轿厢套置于内轿厢的外侧呈套筒式布置，外轿厢的高度大于内轿厢的高度，其特征在于：所述电梯系统能够通过控制系统实现在单层运行模式和双层运行模式间切换；在单层运行模式下，外轿厢与内轿厢能够通过相互释放而对内轿厢起到缓冲保护作用。

优选地，本发明所述的电梯系统，其中内轿厢在除设置有轿厢门一侧外的另外三侧外部设置有导轨，在对应侧的外轿厢的内侧壁上设置有导靴；内轿厢的顶部靠近天花板位置的四个侧壁上设置有内轿厢挡板，内轿厢挡板仅能向下翻折且能缓慢回弹；在外轿厢的顶部位置除设置有轿厢门一侧外的另外三侧的侧壁内侧设置有外轿厢挡板，外轿厢挡板仅能向下翻折且能缓慢回弹；在外轿厢的顶部位置设置有轿厢门一侧的侧壁内侧设置有固定挡板；在内轿厢的底部四周设置有裙板；裙板与外轿厢的底面之间连接有伸缩驱动机构，在伸缩驱动机构的带动下，外轿厢挡板能够与内轿厢挡板的下表面或裙板的上表面相抵接。

本发明所述的电梯系统，其进一步包括带动外轿厢与内轿厢相互释放的多级液压缸，轿厢的底面上邻近多级液压缸的位置上设置有弹簧，弹簧在单层运行模式下保持压缩状态。

本发明所述的电梯系统，其进一步包括可折叠皱纹片，可折叠皱纹片连接在裙板与外轿厢的底面之间，其设置轿厢系统中在除设置有轿厢门一侧外的其余三侧，覆盖轿厢系统在双层运行模式时外轿厢的所有可视区域。

本发明所述的电梯系统，其进一步包括在裙板上设置的裙板进气口，以及在可折叠皱纹片上的开口；裙板进气口中设置有进气口伸缩挡板，外轿厢挡板能够带动进气口伸缩挡板挡住裙板进气口，进气口伸缩挡板设置有向下延伸挡板，其在进气口伸缩挡板挡住裙板进气口的同时挡住可折叠皱纹片）上的开口。

本发明所述的电梯系统，其进一步包括轿厢锁定机构、轿厢门锁定机构，轿厢锁定机构控制锁定内轿厢和外轿厢，轿厢门锁定机构控制锁定内轿厢和外轿厢的轿厢门；在内轿厢和外轿厢的上部都设置有单独的门机系统，在单层运行模式只启动其中的一组门机系统，在双层运行模式下两组门机系统单独工作。

优选地，本发明所述的电梯系统，其中在单层运行模式下，轿厢系统的平层位置是内轿厢的底面位置；在双层运行模式下，轿厢系统的平层位置是上层轿厢即内轿厢对位平层的位置；下层轿厢即外轿厢的底面设置能够根据控制系统的指令弹起的楼梯装置。

优选地，本发明所述的电梯系统，，其在执行双层运行模式时，通过控制系统对多级液压缸的调节控制，实现上层轿厢和下层轿厢之间的间距调整。

优选地，本发明所述的电梯系统，其中控制系统设置高峰期运行模式，针对高峰期开放双层运行模式，而平时只执行单层运行模式。

本发明还提供了一种施工升降机，其吊笼采用如上所述的电梯系统的轿厢系统，其仅运行单层运行模式。

本发明提供的电梯系统，不但可以执行单层运行模式和双层运行模式，而且在两种运行模式下的安全性和适应性都有了一定提升，因而能够用于更多的场合，特别是对安全性要求较高或客流波动较大的场合。

附图说明

图1是单层运行模式的轿厢示意图。

图2是内轿厢和外轿厢相互释放时的示意图。

图3是双层运行模式的轿厢示意图。

图4是单层运行模式的结构示意图。

图5是双层运行模式的结构示意图。

图6是单层运行模式的轿厢在启动安全保护时进气状态的示意图。

图7是单层运行模式的轿厢在启动安全保护时排气状态的示意图。

图8是单层运行模式的轿厢在启动安全保护时弹簧的状态示意图。

图9是单层运行模式的轿厢在未启动安全保护时弹簧的状态示意图。

图10是裙板和导轨布置的示意俯视图。

图11是裙板在关闭进气通道时的示意图。

图12是裙板在打开进气通道时的示意图。

附图标记说明：1 外轿厢；2 内轿厢；3 内轿厢挡板；4 导轨；5 外轿厢挡板；6 导靴；7 裙板；8 支撑肋；9 多级液压缸；10 可折叠皱纹板；11 泄压阀；12 井道；13 弹簧；14 裙板进气口；15 进气口伸缩挡板。

具体实施方式

本发明主要通过将外轿厢1和内轿厢2层叠设置为套筒形式，实现单层运行轿厢和双层运行轿厢的切换。图1-3中示意地展示了外轿厢1和内轿厢2的套置方式，外轿厢1不具有天花板，其主要通过图4-7中展示的连接结构与内轿厢1之间形成连接。图中未示出的是，内轿厢2和外轿厢1的轿厢门具有相同的宽度，而外轿厢1的轿厢门长于内轿厢2的轿厢门，其差值为图4中显示的内轿厢2的底面距离外轿厢1的底面的距离。

此外，电梯轿厢的钢缆和滑轮组机构较优地是安装于内轿厢2的天花板上，这有利于控制系统的控制实现。内轿厢2和外轿厢1的同侧轿厢门之间应设置由控制系统控制的锁定机构，优选地可以设置旋锁机构于内轿厢2的轿厢门外侧上，而在外轿厢1的轿厢门内侧则设置长孔与旋锁机构配合，这种设置方式较为美观，无论单层运行还是双层运行都不会对乘客形成视觉障碍。在内轿厢2和外轿厢1的上部都设置有单独的门机系统，若执行单层运行模式，则两组门机系统只启动一组，同时旋锁机构锁定，从而带动两组轿厢门同步工作，而另一组门机则可以作为冗余存在，这有利于降低电梯开门故障发生的机率；若执行双层运行模式，则两组轿厢门解除旋锁机构的锁定，两组门机系统单独工作。当然，应当考虑的是对内轿厢2的门机系统中的层门联接器的延伸距离应当加大，以适应间距的加大。另外，也可以考虑在门机的驱动机构中实现两组轿厢门同步工作，则无需设置旋锁机购等锁定机构。

本发明的电梯通过控制系统在单层运行模式和双层运行模式之间切换。如图4、5、10所示，内轿厢2在除设置有轿厢门一侧外的另外三侧外部设置有导轨4，与之配合的是设置在外轿厢1的内侧的三侧壁上的导靴6，两者配合实现内轿厢2和外轿厢1之间的相对运动。

在内轿厢2的顶部靠近天花板位置的四个侧壁上设置有内轿厢挡板3，内轿厢挡板3为仅能够向下翻折的挡板，其最上运行位置为与轿厢侧壁垂直位置，最下运行位置应小于90度，即接近与轿厢侧壁平行的位置，因此其设有限位件实现翻转角度的限位，该挡板3应当能够缓慢回弹，即在不受力时会受到诸如轴中设置的弹簧等的施力而缓慢回到复位位置，即最上运行位置。

在外轿厢1的顶部位置的侧壁上设置有外轿厢挡板5，外轿厢挡板5的结构与内轿厢挡板3的结构完全相同，但外轿厢挡板5只在外轿厢1的内侧的三侧壁上设置，在设置有轿厢门的侧壁上，外轿厢1也在顶部相同位置设置有固定挡板，该固定挡板在下侧设置有加强肋。也就是说外轿厢在四侧壁上均设置有挡板，但一侧为固定挡板，其余三侧为活动挡板。这种设置结构主要是服务于上下两侧轿厢进行间距调整运行时的需要，由于固定挡板是人员进出内轿厢2时踩踏的区域，特别是在固定挡板悬空时，应保证其强度需要。内轿厢挡板3和外轿厢挡板5均挖有长槽，从而避免与导靴6、导轨4的运行相互影响。

在内轿厢2的底部四周设置有裙板7，裙板7优选为一体成型且与内轿厢2之间固定连接，此外还设置有加强肋8。裙板7固定在导轨4的底端。裙板7的下侧面连接有多级液压缸9的活塞杆端以及可折叠皱纹片10。在外轿厢1的底面上的同一位置处设置有图8、9中的弹簧13，弹簧13的顶面为一平面，为自由端，多级液压缸9的油缸端以及可折叠皱纹片10的另一端也连接于外轿厢1的底面上的同一位置。一个弹簧13和一个多级液压缸9作为一组（以下称该组为驱动套件），共设置六组，除设置有轿厢门一侧外的其余三侧各设置两组，该两组分设置于每侧壁的两边角位置，呈对称设置。轿厢门一侧不设置驱动套件的原因主要是出于美观的需要，避免对出入轿厢以及电梯面板形成遮挡，其也不会影响电梯轿厢的平衡。此外，驱动套件也可以由多个弹簧13和多个多级液压缸9组成。

可折叠皱纹片10设置在除设置有轿厢门一侧外的其余三侧，三个侧壁上的可折叠皱纹片10应当覆盖电梯轿厢在双层运行模式时的所有可视区域，即在轿厢门侧的相对侧（轿厢内壁）横向延伸距离为内轿厢2的宽度，在轿厢侧壁则是向前延伸至外轿厢1的轿厢门侧的侧壁，向内则是与轿厢内壁侧的可折叠皱纹片10抵接。三侧的可折叠皱纹片10可以单独设置，也可以连接在一起呈开放的波纹管状。可折叠皱纹片10主要是用于电梯在双层运行模式时遮挡弹簧13、多级液压缸9、电缆等，起到美观的作用。此外，内轿厢2的底面下侧可以设置灯具，其在双层运行模式时作为外轿厢1的天花板进行照明。

以下首先对电梯在单层运行模式时的工作状态作出介绍。电梯单层运行模式的示意图如图1、4、9所示。在单层运行模式启动时，首先控制系统应对电梯轿厢的平层位置进行控制，即平层位置应当是内轿厢2的底面位置，对于外轿厢1则高出其底面的位置。但在此平层状态下，轿厢内的乘客和层门外等候的乘客并不会产生不适，因为外轿厢1的轿厢门此时是夹持在内轿厢2的轿厢门与电梯层门之间，是不可见的。

电梯单层运行模式下，多级液压缸9处于收缩状态，可折叠皱纹片10处于折叠状态，弹簧13处于压缩状态（抵靠于内轿厢2的裙板7）并进行锁定，前文所述轿厢门锁定机构（旋锁机构）处于锁定状态。电梯在向单层运行模式转换时，外轿厢挡板5与内轿厢挡板3接触后，由接触传感器控制启动设置于该处的轿厢锁定机构锁定内轿厢2和外轿厢1。该锁定机构可选择为旋锁机构、锁扣机构等多种方式，可以选择设置在轿厢侧壁上进行锁定，例如可以在外轿厢1的内侧四侧侧壁上（轿厢门侧为轿厢门区域之外）设置八组锁定机构（每侧壁的两侧各设置一组），外轿厢1的内侧设置锁定件（设置于内侧上部），内轿厢2的外侧设置对应的锁定位置（例如锁孔或横移锁槽），锁定位置沿垂直方向应有多个，以便于位置调节时的锁定进行。轿厢锁定机构、轿厢门锁定机构、多级液压缸9共同起到在电梯单层运行模式下的支撑作用。

在运行单层运行模式时，电梯的单层运行安全模式处于激活状态。一旦系统检测到发生冲底、快速下坠等事故，则轿厢锁定机构、轿厢门锁定机构迅速解除锁定，弹簧13也解除锁定从而快速弹起，多级液压缸9开始伸出，从而使内轿厢2相对外轿厢1向上反弹（参见图6）。裙板7上设置有裙板进气口14（参见图10），可折叠皱纹片10上也设置有进气口。因此，随着内轿厢2与外轿厢1的相对运动，内轿厢2与外轿厢1之间的间距增大，气压降低，从而使内轿厢挡板3、外轿厢挡板5向下翻折，气流进入。这种状态下，首先，内轿厢2的向上弹起实际减小了内轿厢2下坠的速度，形成反冲，起到了保护作用；其次，气流从上部进入，气流实际对轿厢整体起到了向上的拉力，也起到了缓冲作用；再次，气流进入后，气垫形成，从而在外轿厢1冲底后对内轿厢2起到保护作用。

以下结合图7对电梯轿厢在进气完成后，如冲底时，气垫如何发挥保护作用进行介绍。如图7，如果冲底发生，即电梯轿厢进入地坑，外轿厢1会触底而处于静止状态，此时内轿厢2继续向下运动就会压缩内轿厢2和外轿厢1之间的空间，从而气垫形成缓慢释放的效应，起到缓冲作用。由于气流作用以及内轿厢挡板3、外轿厢挡板5自身的回弹力，内轿厢挡板3、外轿厢挡板5保持水平状态，从而使气流缓慢释放，同时多级液压缸9也缓慢地压缩，在行程末段，弹簧13的压缩过程也能起到缓冲保护的作用。此外，为防止压力过大导致设备损坏，外轿厢1的侧壁上设置多个泄压阀11，从而保证了排气状态缓冲作用的实现。冲底后，为对处于地坑位置中轿厢内的人员进行施救，控制系统还能够通过操纵液压杆向上顶起，从而与底层层门实现对位，实现人员逃生。

电梯轿厢在从单层运行模式向双层运行模式的转换过程类似于图6的进气过程，电梯轿厢在从双层运行模式向单层运行模式的转换过程类似于图7的排气过程，只是进行的速度较为缓慢。

以下结合图10-12对轿厢进气过程的优化实施方式进行介绍。裙板7上设置有裙板进气口14，裙板进气口14可以根据结构力学原理，在不影响裙板7的强度的情况下随意设置。如图10所示，优选不在轿厢门一侧裙板7上开设裙板进气口，这主要是由于在单层运行模式时，该侧裙板7是乘客进出轿厢的踩踏区域，因此，在此处开设进气口会对乘客造成不适，这一原因与外轿厢挡板5在此侧设置为固定挡板的原因类似。

基于以上分析，进气过程主要是在图10中三个侧部的进气口处进行的。而由于这三侧下部都设置有可折叠皱纹片10，因此，气流若要通过可折叠皱纹片10，则必须在可折叠皱纹片10上设置开口，这种开口较为不美观，在可折叠皱纹片10完全打开的双层运行模式下，下层乘客会对这种开口产生困惑。一个简单的解决办法是设置装饰软帘，其盖住可折叠皱纹片10上的开口，但不影响进排气的实现，这种设置方式的好处是可折叠皱纹片10上的开口的设置选择相对容易，但装饰软帘后的开口不可见虽然能起到装饰作用，也会对安全造成隐患，特别是对于好奇的青少年威胁较大。

针对此问题，本发明优选地设置了一种进气口伸缩挡板15，进气口伸缩挡板15具有向上、向横向一侧以及向下侧延伸的三块挡板。其中，向下延伸挡板呈横向弯折后再向下延伸的状态，其横向弯折方向为相对于进气口伸缩挡板15的横向挡板一侧的另一侧，其长度不超过外轿厢1和内轿厢2的高度差值。该进气口伸缩挡板15的横向挡板可以在裙板进气口14中移动，使裙板进气口14称打开或关闭状态。其复位位置是保持裙板进气口14呈开口状态，可借助于安装于横向挡板一端的弹簧或抵靠向上挡板的推力弹簧等实现。

如图11中所示，在进气过程中，随着外轿厢挡板5开始接触裙板7，挡板5开始向水平方向转动，随之推动进气口伸缩挡板15的向上挡板离开复位位置。随着横向挡板的水平移动，在进气结束时，也就是外轿厢挡板5变为水平状态与裙板7完全接触时（此时外轿厢1和内轿厢2的布置呈图5中的状态），横向挡板完全挡住裙板进气口14。与其同时向下延伸挡板也挡住在可折叠皱纹片10上对应于向下延伸挡板的尺寸设置的开口。若执行排气过程，则如图12所示，外轿厢挡板5很快就会脱离与向上挡板卡合状态，从而使横向挡板在水平复位弹簧等的作用下复位，打开进排气通道。向下延伸挡板对可折叠皱纹片10上开口的阻挡主要是为起到安全作用，其仍然可以设置装饰软帘用以装饰，且对于其是否密封也不必要求。

以下结合图3、5、8对电梯在双层运行模式时的工作状态作出介绍。如电梯从单层运行模式进入双层运行模式，即电梯在执行完类似于进气过程的切换过程后，当外轿厢挡板5变为水平状态与裙板7完全接触时，通过传感器检测这一到位状态（接触传感器或监测外轿厢挡板5角度位置的传感器等），执行锁定，锁定外轿厢1和内轿厢2的位置即可。此时多级液压缸9进入锁定状态，外轿厢挡板5挂接在裙板7上起悬挂支撑作用，弹簧13进入自由状态，可折叠皱纹片10基本完全展开呈平直状态，进气口伸缩挡板15封住可折叠皱纹片10上的开口以及裙板进气口14。当然，为进一步保证安全需要，可以为外轿厢挡板5和裙板7再设置对位锁定机构，通过传感器进行控制。

此外，应当容易想到的是，由于有进气通道的存在，技术人员可以想到依附于进气通道设置下层电梯轿厢的空调或风扇系统，例如优选地取消进气口伸缩挡板15，改为在图10中裙板7的四周角部设置空调系统，并在可折叠皱纹片10设置相应通路。裙板7的四周角部设置为外轿厢挡板5不能延伸到的区域，从而保证在双层运行模式时的换气问题的解决。

双层运行模式下，上层乘客的安全保护仍然可以采用图7的排气过程所产生的缓冲作用来实现，优选地为下层轿厢设置人数检测摄像头或称重传感器，当发生危险时，控制系统检测到下层无人时，则可解除多级液压缸9的锁定，执行排气过程，保证冲底安全。而对于存在下层轿厢乘客的情况，一方面不应解除多级液压缸9的锁定，另一方面即使冲底时多级液压缸9被破坏，由于多级液压缸9被破坏所释放的能量，以及排气过程可以减缓内轿厢2下冲的速度，下层乘客可以获取蹲下而避免被内轿厢2砸伤的时间，弹簧13被压缩后可以提供最基础的保护，避免二次伤害的发生。

电梯在双层运行模式时，由于下层轿厢比上层轿厢长，因此在一般楼宇环境下（各楼层层高基本相当），在平层时会产生一定的高度差。这种情况下，优选使上层轿厢对位平层，下层轿厢底面设置能够根据控制系统的指令弹起的楼梯装置（楼梯装置也可以类似于弹簧13，实现在此时自动弹出，而在进入单层运行模式时压缩锁定）。此外，为降低乘客不适，应及时通过控制系统显示或告知乘客该轿厢正在执行双层运行模式，该层轿厢为上层轿厢或下层轿厢。

在执行双层运行模式时，通过控制系统对多级液压缸9的调节控制，可以在一定范围内实现双层电梯轿厢之间的间距调整。调整结束后，类似于单层运行模式，应使轿厢锁定机构启动，锁定外轿厢1和内轿厢2的位置关系。此时上下层轿厢的对位平层都会产生一些变化，上层电梯的踩踏区域为外轿厢挡板5的固定挡板部分，由于间距调整一般幅度不大，因此此处形成的台阶一般不会影响人员走出轿厢（若楼宇条件对调节幅度要求较大，此处需要设置单独的楼梯装置，或对固定挡板部分进行一定改造）；而下层电梯所使用的楼梯装置的高度也要作出一定的调节。不管如何调节，都建议通过控制系统显示或告知乘客该轿厢的运行状态，以降低乘客不适。事实上，由于下层电梯轿厢高度较高，其可执行的调节幅度是比较大的，而平层问题完全可以借助自动楼梯装置和控制系统的设置来满足需要。

以上部分主要对套筒式电梯系统的结构布置、单层运行和双层运行模式状态、单层运行的安全保护、双层运行时的距离调节等功能进行介绍。而套筒式电梯系统由于可以在单双层之间切换，其可以更多地运行在日常只需要单层运行轿厢的楼宇中。一方面，外轿厢1的设置通过反冲、进气、气垫效应提供了额外的安全保护；另一方面，虽然由于外轿厢1的设置导致轿厢重量加大，这使得对钢缆的强度、配重的重量要求提高，但由于轿厢和配重的平衡，其设备日常运行的能耗并不会有明显提高，而轿厢尺寸虽然加大，但通过设计仍然可以满足一般井道的需要。除此之外，电梯系统往往安装于楼宇建造时期，其预计客流情况往往与之后楼宇交付后存在较大区别，因此安装套筒式电梯系统，能够更好地适应客流变化的发生。

针对客流变化的情况，控制系统可以选择设置高峰期运行模式，即针对高峰期开放双层运行模式，而平时只执行单层运行模式，这种模式对于写字楼，例如负一层和一层在上班时间涌入大量客流的楼宇是有利的。控制系统需及时通知这种系统运行模式的变化以及当前运行模式。

此外，由于单层运行模式下的套筒式电梯系统在应对冲底、断绳快速下坠等方面具有显著优势，因此，也可以将其应用于安全附属结构少、冲底下坠安全事故频发的施工升降机上使用，即为施工升降机设置外吊笼和内吊笼。此时，不使用双层运行模式，只是将其当作具有套筒结构的单层升降机使用，其可以较好地保护人员安全。

最后，应当说明的是，上述实施例中所述的技术方案只是实施方式的几种较优的实施例。诸如锁定机构、驱动机构、控制机构和传感器机构等都是本领域技术人员可以根据本发明的原理作适当改进的，其也属于本发明的范畴内。