CN102923547B - 一种无绳电梯的辅助制动装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无绳电梯的辅助制动装置及其控制方法，闸体由磁轴、磁绝缘前盖、后隔板和两个侧壁组成，围成一个中间是圆柱形的空心结构，磁轴位于该空心结构中且可在空心结构中旋转；磁轴是由两片永磁体和位于中间且固定连接两片永磁体的磁绝缘夹层共同组成的圆柱状，两片永磁体在同一径向上的磁极方向相同，磁轴的一端固定连接旋转机构，旋转机构连接电子控制单元；紧急制动时，电子控制单元控制闸靴靠近铁轨，在闸靴和铁轨之间相互产生非接触式涡流制动力；电子控制单元驱动旋转机构旋转，闸靴与铁轨之间产生磁极引力，使闸靴吸合在铁轨上，产生摩擦制动力；解决了现有的无绳电梯在紧急制动情况下无法提供足够制动力的问题。

Description

一种无绳电梯的辅助制动装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种无绳电梯，具体涉及无绳电梯的制动装置。

背景技术

随着我国城市化程度的进一步提高，高层和超高层建筑的需求越来越大。在这些高楼大厦中，垂直运输***起着非常重要的作用。常见的垂直运输***有吊绳牵引电梯和直线电机驱动电梯，其中，吊绳牵引电梯在发生断绳事故时，采用压夹式制动保护，靠弹簧动作夹持轨道使桥厢停止，但吊绳牵引电梯还存在两方面的不足：1、一个电梯井道只能运行一部桥厢，要想缩短等候电梯的时间就要增加电梯的的台数，这样就势必减少了建筑物的有效面积增加了成本：2、对于一些超高层建筑而言，为了保证安全性能，牵引电梯的钢丝绳必须变得更长更粗，且还需要增加电机的功率。

中国专利公告号为CN 2545174Y，名称为“圆筒型直线电机驱动的电梯”，公开了在轿箱上部装安全抱闸钳的方案，当发生紧急事故时使用安全抱闸钳制动，其缺陷是：直线电机驱动电梯会因为停电、驱动***故障等原因而失去推力，若安全抱闸钳又失效，此时电梯会发生危险。并且在紧急制动情况下，直线电机无法持续提供足够制动力。

虽然有人提出采用多重供电和电力贮藏装置并用的技术手段，在紧急情况下辅以再生发电制动再配合机械制动，但是在转换供电方式期间，因为没有配重和钢丝绳，电梯会以重力加速度下落。

发明内容

本发明提出一种无绳电梯的辅助制动装置及其控制方法，其目的是使无绳电梯在紧急情况下能够持续提供足够制动力，提高无绳电梯的安全性能。

本发明无绳电梯的辅助制动装置采用的技术方案是：包括液压供能***、闸体、闸靴，闸体和闸靴位于铁轨与桥厢之间，闸靴固定连接闸体且面对铁轨与铁轨平行，闸体与桥厢之间有两个使闸体水平移动的传力导柱和，闸体由磁轴、磁绝缘前盖、后隔板和两个侧壁组成，磁绝缘前盖固定连接于两个侧壁的前端，后隔板固定连接于两个侧壁的后部，闸靴与后隔板固定连接，两个侧壁、磁绝缘前盖、后隔板围成一个中间是圆柱形的空心结构，磁轴位于该空心结构中且可在空心结构中旋转；磁轴是由两片永磁体和位于中间且固定连接两片永磁体的磁绝缘夹层共同组成的圆柱状，两片永磁体在同一径向上的磁极方向相同，磁轴的一端固定连接旋转机构，旋转机构连接电子控制单元；液压供能***包括液压泵、液压蓄能器、电动机、储油罐、两个三位四通阀、两个液压缸，在与两个传力导柱同侧的桥厢侧面上固定连接两个液压缸，两个液压缸的活塞输出端呈水平位置且固定连接闸体，液压泵连接电动机，液压泵与蓄能器相连形成高压进油回路，液压泵与储油罐连形成低压回油回路，高压进油回路和低压回油回路分别与两个三位四通阀相连，两个三位四通阀的另一端分别与两个液压缸的左右腔连接；电子控制单元连接蓄电池，蓄电池连接电动机，电子控制单元还分别连接两个三位四通阀和各种传感器。

本发明辅助制动装置的控制方法是：具有如下步骤：

A、当紧急制动时，电子控制单元控制两个三位四通阀处于左位，蓄能器中液压能驱动液压油液进入两个液压缸的左腔推动活塞向右运动，使闸靴靠近铁轨，在闸靴和铁轨之间相互产生非接触式涡流制动力； 

B、电子控制单元驱动旋转机构旋转，闸靴与铁轨之间产生磁极引力，使闸靴吸合在铁轨上，产生摩擦制动力；

C、当取消紧急制动时，电子控制单元控制两个三位四通阀处于右位，蓄能器中液压能驱动液压油液进入两个液压缸的右腔推动活塞向左运动，使闸体远离铁轨。

本发明的辅助制动装置解决了现有的无绳电梯在紧急制动情况下无法提供足够制动力的问题，具有消耗能量小、高速制动性能好、免维护等优点。同时，将该辅助制动装置与机械式安全制动装置配合，在紧急制动情况下，能使电梯精确地停驻某层，迅速疏散乘客，安全可靠。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式详细描述本发明。

图1是本发明无绳电梯辅助制动装置安装示意图；

 图2是图1中A-A剖视放大图；

图3是图1-2中闸体2在待用位的工作原理图；

图4是图1-2中闸体2在工作位的的工作原理图；

1—铁轨，2—闸体，3—旋转机构，4、5—液压缸，6、7—传力导柱，8—平衡阀，9、10—三位四通阀，11—电子控制单元，12—蓄电池，13—传感器，14—溢流阀，15—液压蓄能器，16—储油罐，17—电动机，18—液压泵，19—闸靴，20—桥厢，21—压力传感器，22—低压回油回路，23—高压进油回路，24—信号线，25—无线信号接收器，26—磁轴，27—前盖，28—侧壁，29—后隔板，30—被屏蔽的磁力线，31—气隙，33—永磁体、34—磁绝缘夹层。

具体实施方式

如图1，本发明包括直线型永磁制动器、液压供能***、电子控制***以及铁轨1。

其中直线型永磁制动器包括闸体2、闸靴19、传力导柱6和7、旋转机构3。铁轨1是垂直固定在井道上，在铁轨1与桥厢20之间有闸体2和闸靴19，闸靴19固定安装在闸体2上，闸靴19面对铁轨1且与铁轨1平行布置。桥厢20和闸体2之间用两个传力导柱6和7连接，两个传力导柱6和7上下平行布置，两个传力导柱6和7一端均固定连接桥厢20侧面固、另一端均滑动连接闸体2，可以使闸体2在水平方向上自由移动，同时传力导柱6和7也起到将闸靴19与铁轨1间制动力传递到桥厢20上的作用。

图2为闸体2的截面剖视图，闸体2由磁轴26、磁绝缘前盖27、后隔板29和两个侧壁28组成，两个侧壁28、磁绝缘前盖27、后隔板29围成一个中间是圆柱形的空心结构，磁轴26位于该空心结构中，可在空心结构中旋转，磁绝缘前盖27固定在两个侧壁28的前端，用于阻止磁路通过。后隔板29也具有磁绝缘前盖27相同的功能，后隔板29是固定在两个侧壁28的后部。闸靴19位于闸体2后底部，作为闸体2与铁轨1接触的磨耗板，闸靴19与后隔板29固定连接。

  磁轴26由两片永磁体33和磁绝缘夹层34制成，两片永磁体33分别固定在磁绝缘夹层34的两侧面，磁绝缘夹层34位于中间，共同组成圆柱状。两片永磁体33在同一径向上的磁极方向相同，通过旋转磁轴26即可改变整个磁轴26的磁极方向，磁轴26的一端固定连接旋转机构3，由旋转机构3带动磁轴26旋转。旋转机构3与电子控制***的电子控制单元11相连接，可以为一个电动机或者液压马达，旋转机构3布置在闸体2的一端，旋转机构3的动力输出轴即电机转子或液压马达转子与磁轴26同轴固定连接，而电机定子支架或液压马达外壳固定连接在闸体2上，这样旋转机构3就可以带动磁轴26转动。

液压供能***包括液压泵18、液压蓄能器15、溢流阀14、电动机17、储油罐16、三位四通阀9和10、液压缸4和5以及液压管路。在与两个传力导柱6和7同侧的桥厢20侧面上固定连接液压缸4和5，液压缸4和5的活塞输出端呈水平位置，且水平固定连接闸体2，这样闸体2在液压缸4和5活塞的作用下可以在铁轨1和桥厢20之间水平移动。在桥厢20的顶部固定液压泵18、蓄能器15，储油罐16，其他液压元件也都可以固定在桥厢20的顶部。液压泵18连接电动机17；液压泵18与蓄能器15相连形成高压进油回路23，在高压进油回路23上安装压力传感器21，液压泵18与储油罐16相连形成低压回油回路22，高压进油回路23和低压回油回路22分别与三位四通阀9和10相连，三位四通阀9和10的另一端分别与液压缸4和5的左右腔连接。在高压进油回路23和低压回油回路22之间连接溢流阀14，用来控制高压进油回路23的油压，防止高压进油回路23的油压高于限定值。两个液压缸4和5的左腔之间连接平衡阀8，平衡阀8的作用是在紧急情况下保证两个液压缸4、5的作用力相同。

电子控制***包括电子控制单元11、各种传感器13等，电子控制单元11连接蓄电池12，蓄电池12连接电动机17，由蓄电池12向电动机17供电，电动机17带动液压泵18工作，将储油罐16中液压油泵入蓄能器15中，使其液压能恢复到最大值。电子控制单元11还通过信号线24分别连接电动机17、旋转机构3、无线信号接收器25、三位四通阀9和10、桥厢速度传感器、桥厢位置传感器、桥厢重量传感器等各种传感器13、无线信号接收器以及信号控制线路。

 图3为闸体2在待用位的示意图，闸体2处于较低的非工作位。闸靴19距离铁轨1有5-7mm，但是此时磁轴26的磁极被两个侧壁28短路，所以未能在闸靴19与铁轨1之间形成磁力线回路，31为气隙，30为被屏蔽的磁力线。

图4为闸体2在工作位示意图，在待用位时驱动磁轴26旋转                                                ，此时在闸靴19两侧将形成不同的磁极，并与铁轨1之间产生磁极引力，且此引力使闸靴19吸合在铁轨1上，所以最终以摩擦的方式直接在闸靴19与铁轨1之间产生制动力。

电梯运行时电子控制单元11接收来自无线信号接收器25的信号，判断电梯是否进入紧急制动状态，即当电梯遇到停电、驱动***故障，会将故障信号发送给无线信号接收器25。电子控制单元11还接收来自桥厢速度传感器、桥厢位置传感器、桥厢重量传感器等传感器13的信息，控制三位四通阀9、10的状态和旋转机构3的旋转。旋转机构3是根据电子控制单元11制动指令驱动磁轴旋转的动力机构，可以选择液力驱动或电力、压缩空气驱动。

当电子控制单元11的控制命令进入工作状态时，电子控制单元11控制三位四通阀9、10处于左位，蓄能器15中液压能驱动液压油液进入液压缸4、5的左腔推动活塞向右运动，使闸靴19靠近铁轨1，电子控制单元11制动指令驱动旋转机构3旋转，闸靴19两侧将形成不同的磁极，并与铁轨1之间产生磁极引力，且此引力使闸靴19吸合在铁轨1上，所以最终以摩擦的方式直接在闸靴19与铁轨1之间产生制动力。当电子控制单元11取消紧急制动时，电子控制单元11控制三位四通阀9、10处于右位，蓄能器15中液压能驱动液压油液进入液压缸4、5的右腔推动活塞向左运动，使闸体2远离铁轨1。

蓄能器15中储存的液压能必须足够无绳电梯完成多次大强度制动，当蓄能器15中的液压能低于一定值时，电子控制单元11检测到压力传感器21的压力低于预设值，电子控制单元11控制电梯不动作，强制电梯停留在底层，

本发明辅助制动装置有两种制动模式：非接触式涡流制动，摩擦制动。

液压缸4、5作用使闸体2贴近铁轨1而不接触铁轨1，在旋转机构3的作用下，闸体2在闸靴19中旋转，磁力线在永磁体33和铁轨1中形成闭合回路（即如图4所示的工作位）。因为闸靴19与铁轨1没有贴合，由于铁轨1做切割磁感应线的相对运动，从而在铁轨1表面并沿横断面一定深度内感应出电涡流，磁场会对带电轨道产生阻止其相对运动的阻力，在闸靴19和铁轨1之间相互产生制动力，即非接触式涡流制动。

控制液压缸4、5使永磁制动器接触铁轨，在旋转机构3的作用下，闸体2在闸靴19中旋转，磁力线在永磁体33和铁轨1中形成闭合回路，这样闸靴19底面与铁轨1之间产生足够的吸引力电梯迅速减速，即摩擦制动。

本发明辅助制动装置在电梯需要紧急制动时起作用。当无绳电梯因停电、驱动***故障等原因失去推力时，无线信号接收器13接收到故障信号，判断故障原因是电梯停电还是驱动***故障。若是电梯停电，采用非接触式涡流制动，控制闸体2的旋转角度，实现制动力的调节，电子控制单元11根据桥厢速度传感器作为反馈控制信号，使电梯缓慢减速等待电梯启动备用电源。

若是驱动***故障，根据桥厢中的重量传感器判断是否有乘客在电梯中。若有乘客则控制辅助制动装置采用非接触式涡流制动使电梯缓慢减速，当电梯减速至最近的一层时，电子控制单元11根据桥厢速度传感器和桥厢位置传感器的信息，控制辅助制动装置采用摩擦制动，控制机械安全装置作用将桥厢精确停驻在这一层，打开电梯门使乘客离开电梯，关闭电梯等待维修人员来检修；若没有乘客则控制辅助制动装置采用非接触式涡流制动使电梯缓慢减速，当电梯减速至底层时，电子控制单元11根据桥厢速度传感器和桥厢位置传感器的信息，控制辅助制动装置采用摩擦制动，使桥厢撞击在缓冲器上的速度最小，关闭电梯等待维修人员来检修。 

Claims (5)

1.一种无绳电梯的辅助制动装置，包括液压供能***、闸体（2）、闸靴（19），闸体（2）和闸靴（19）位于铁轨（1）与桥厢（20）之间，闸靴（19）固定连接闸体（2）且面对铁轨（1）与铁轨（1）平行，闸体（2）与桥厢（20）之间有两个使闸体（2）水平移动的传力导柱（6、7），其特征是：闸体（2）由磁轴（26）、磁绝缘前盖（27）、后隔板（29）和两个侧壁（28）组成，磁绝缘前盖（27）固定连接于两个侧壁（28）的前端，后隔板（29）固定连接于两个侧壁（28）的后部，后隔板（29）也具有与磁绝缘前盖（27）相同的用于阻止磁路通过的功能，闸靴（19）与后隔板（29）固定连接，两个侧壁（28）、磁绝缘前盖（27）、后隔板（29）围成一个中间是圆柱形的空心结构，磁轴（26）位于该空心结构中且可在空心结构中旋转；磁轴（26）是由两片永磁体（33）和位于中间且固定连接两片永磁体（33）的磁绝缘夹层（34）共同组成的圆柱状，两片永磁体（33）在同一径向上的磁极方向相同，磁轴（26）的一端固定连接旋转机构（3），旋转机构（3）连接电子控制单元（11）；液压供能***包括液压泵（18）、液压蓄能器（15）、电动机（17）、储油罐（16）、两个三位四通阀（9、10）、两个液压缸（4、5），在与两个传力导柱（6、7）同侧的桥厢（20）侧面上固定连接两个液压缸（4、5），两个液压缸（4、5）的活塞输出端呈水平位置且固定连接闸体（2），液压泵（18）连接电动机（17），液压泵（18）与蓄能器（15）相连形成高压进油回路（23），液压泵（18）与储油罐（16）相连形成低压回油回路（22），高压进油回路（23）和低压回油回路（22）分别与两个三位四通阀（9、10）相连，两个三位四通阀（9、10）的另一端分别与两个液压缸（4、5）的左右腔连接；电子控制单元（11）连接蓄电池（12），蓄电池（12）连接电动机（17），电子控制单元（11）还分别连接两个三位四通阀（9、10）和各种传感器，高压进油回路（23）上设有压力传感器（21）。

2.根据权利要求1所述的一种无绳电梯的辅助制动装置，其特征是：高压进油回路（23）和低压回油回路（22）之间连接溢流阀（14），两个液压缸（4、5）的左腔之间连接平衡阀（8）。

3.一种如权利要求1所述的无绳电梯的辅助制动装置的控制方法，其特征是具有如下步骤：

A、紧急制动时，电子控制单元（11）控制两个三位四通阀（9、10）处于左位，蓄能器（15）中液压能驱动液压油液进入两个液压缸（4、5）的左腔推动活塞向右运动，使闸靴（19）靠近铁轨（1），在闸靴（19）和铁轨（1）之间相互产生非接触式涡流制动力； 

B、电子控制单元（11）驱动旋转机构（3）旋转，闸靴（19）与铁轨（1）之间产生磁极引力，使闸靴（19）吸合在铁轨1上，产生摩擦制动力；

C、取消紧急制动，电子控制单元（11）控制两个三位四通阀（9、10）处于右位，蓄能器（15）中液压能驱动液压油液进入两个液压缸（4、5）的右腔推动活塞向左运动，使闸体（2）远离铁轨（1）。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征是：电子控制单元（11）驱动旋转机构（3）旋转时，控制闸体（2）的旋转角度以实现制动力的调节。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征是：当蓄能器（15）中的液压能低于一定值时，电子控制单元（11）检测到压力传感器（21）的压力低于预设值，控制电梯不动作。