CN1329274C - 带有安装在电梯轿厢上的电梯主机的无机房电梯系统 - Google Patents

Abstract

一种无机房电梯系统(10)包括一个由安装在其上的电梯主机(32)推动的电梯轿厢(16)和至少一条用于悬挂电梯轿厢(16)并为其提供牵引力的扁平绳索(22)。采用与多种绳索装置结合的扁平绳索能够减小推动电梯轿厢(16)所需的电梯主机(32)的尺寸。较小尺寸的电梯主机更实用并且可为电梯系统(10)节约费用。另外，将电梯主机(32)置于电梯轿厢(16)上还能够为电梯维护人员提供更安全的环境。

Description

带有安装在电梯轿厢上的电梯主机的无机房电梯系统

发明背景

1.技术领域

本发明涉及一种无机房电梯系统，特别是一种带有安装在电梯轿厢上的电梯主机并采用扁平绳索来牵引和悬挂电梯轿厢的无机房电梯系统。

2.背景技术

传统的牵引电梯系统包括一个电梯轿厢和一个配重，它们各悬挂在电梯井道内的提升绳索的相反两端。提升绳索由驱动滑轮驱动，而驱动滑轮则由电梯主机驱动旋转。在传统电梯系统中，电梯主机设置在机房中。通常，机房建造在井道上方以容纳主机，并为电梯维护人员提供足够的空间以对设置在其中的设备进行维护。

建筑物中，每一电梯都有机房在行业上产生越来越大问题。首先，对于建筑物业主来说，建造机房要明显提高费用。第二，不动产的稀缺使空间受到限制，很希望将这些空间用于其他用途。当建筑物包括多部电梯时，这些因素和缺点变得更明显了，因为每部电梯都需要机房，从而增加了建造费用并占用了建筑物中的其他空间。因此，在电梯工业中，需要提供那种不需要机房的系统。

有些已知的系统包括了设置在井道内的电梯主机。具有悬挂在井道内的主机的系统有一个缺点，即很难对主机进行维护。电梯机械师必须在井道内的主机上进行工作，结果是形成了危险的工作环境。

很多设计无机房电梯系统的努力都失败了，因为那些需要产生足够大的力矩以驱动电梯轿厢的电梯主机很大、很重而且昂贵。因此，需要提供一种实用的无机房电梯系统。

发明概述

本发明的一个目的是提供一种不需要机房的电梯系统。

本发明的另一个目的是提供一种能够使电梯机械师很容易接近电梯主机的无机房电梯系统。

本发明的再一个目的是提供一种实用的无机房电梯系统。

根据本发明，电梯系统包括一个由安装在其上的电梯主机驱动的电梯轿厢和多条与电梯主机配合以向电梯轿厢提供牵引力和悬挂力的扁平绳索。电梯系统还包括一个由电梯主机驱动并制在电梯主机内用于与多条提升绳索啮合的驱动滑轮，以及多个为井道内的电梯轿厢提供牵引力并悬挂电梯轿厢的惰轮。采用扁平绳索能够明显减小滑轮直径和电梯主机的尺寸，从而在实际中能够使电梯主机安装在电梯轿厢上。

本发明的一个实施例公开了两个固定安装在建筑物构件上的提升绳索末端，以及多个设置在井道内并提供一比一(1∶1)的驱动滑轮速度与电梯轿厢速度之比的惰轮。一个替换实施例包括多个设置在井道内并提供三比一(3∶1)的驱动滑轮速度与电梯轿厢速度之比的惰轮。这种设置以三倍(3)的因子减小了电梯主机所需力矩。另一替换实施例分别公开了安装在电梯轿厢上的提升绳索末端和配重，以及多个设置在井道内用于与提升绳索啮合以为电梯轿厢提供牵引力和悬挂力、并提供二比一(2∶1)的驱动滑轮速度与电梯轿厢速度之比的惰轮，从而以两倍(2)的因子减小了电梯主机所需力矩。电梯主机力矩的减小会使主机尺寸减小，使得电梯主机更紧凑、更轻。

本发明的一个优点是不需要机房。本发明的另一个优点是，当在轿厢上提供进出面板时，电梯能使得电梯机械师从电梯轿厢内部维护电梯主机。本发明的另一个优点是提升绳索既可用于牵引、又可用于悬挂电梯轿厢。

通过下面对本发明实施例进行详细描述的启示，本发明上述以及其他的优点将更清楚地体现出来，所述实施例表示在附图中。

附图简要说明

图1是根据本发明实施例所述的带有安装在电梯轿厢上并与之一起运行的电梯主机的无机房电梯系统的示意图；

图2是带有多条绳索装置的图1所示无机房电梯系统的立体示意图；

图3是根据本发明替换实施例所述的带有不同惰轮和绳索装置的图2所示无机房电梯系统的立体示意图；

图4是带有多条绳索装置的图3所示无机房电梯系统的立体示意图；

图5是根据本发明另一替换实施例所述的带有另一惰轮和绳索装置的无机房电梯系统的立体示意图；和

图6是图5所示无机房电梯系统的顶部示意图；

图7是多条扁平绳索和牵引滑轮的局部侧视图，每条扁平绳索都具有多条芯线；

图8是一条扁平绳索的截面图。

发明的详细描述

参见图1，设置在建筑物构件14的井道12内的无机房电梯系统10包括一个与配重20交替在井道12内升降的电梯轿厢16。电梯轿厢16和配重20由单一或多条提升绳索悬挂，图中仅示意性地表示为单一绳索22。提升绳索22包括第一提升绳索端部24和第二提升绳索端部26。每一绳索端部24、26都直接或间接地固定在建筑物构件14上。例如，绳索末端24、26可以安装在导轨(未表示)上，而所述导轨固定安装在建筑物构件14上。

在电梯轿厢16上安装有驱动滑轮30和电梯主机32。在图1和2中，图示电梯主机设置在电梯轿厢16下方。有一个转向滑轮34设置在大致与驱动滑轮30成横跨轿厢的位置上并且也安装在电梯轿厢16上。多个惰轮36、38对井道12内的提升绳索22进行引导和导向。

提升绳索22的第一末端24固定在建筑物构件14上，然后提升绳索22与驱动滑轮30啮合并被电梯主机32驱动。接着绳索22绕过转向滑轮34。分别如图1和2所示，绳索22可以单独卷绕或双股卷绕转向滑轮和驱动滑轮34、30。双股卷绕的优点是在更少磨损的情况下对电梯系统10提供了附加的牵引力。接着绳索22绕过惰轮36，所述惰轮36直接或间接安装在建筑物构件14上。然后，绳索22绕过设置在配重20处的惰轮38下方，并接着终止于安装在建筑物构件14上的第二绳索末端26处。

工作时，电梯轿厢16在提升绳索22的作用下通过井道12而自提升，提升绳索22提供了牵引力和悬挂力。当电梯主机32驱动所述驱动滑轮30转动时，绳索22驱使电梯轿厢16在井道12内与配重20交替上下垂直移动。因此，本发明的实施例不需要用于电梯系统10的机房。在这种结构的优选实施例中，采用扁平绳索提供附加的牵引力并允许采用更小的滑轮和电梯主机。这种可以用在本发明中的扁平绳索的一个实例是在1998年2月26日申请的序列号为09/031,108、题为“用于电梯的拉伸元件”的一起未决的美国专利申请中所述的绳索，该文献被惧在此以供参考。采用较小的主机不仅可以减少系统10的费用，还可以减小电梯主机的尺寸和重量，从而可以将电梯主机32与电梯轿厢16制成一体。另外，采用具有拉伸和悬挂作用的提升绳索22还可以减少两组绳索。

参见图3，本发明的替换实施例表示了一个无机房电梯系统110，该系统110具有一个由在其上安装的电梯主机132推进的电梯轿厢116。主机132驱动一个安装在主机132上或制在其中的驱动滑轮130。电梯系统110还包括一个转向滑轮134和多个惰轮135-141。惰轮135、136固定安装在电梯轿厢116上，而惰轮139、141安装在配重120上。惰轮137、138、140直接或间接安装在建筑物构件114上。提升绳索末端124、126也直接或间接固定在建筑物构件114上。首先，提升绳索122绕过惰轮135、136，然后绕过惰轮137。接着，绳索122卷绕在驱动滑轮和转向滑轮130、134上。然后，绳索122分别由惰轮138、139、140、141导向。分别如图3和4所示，绳索122可以单独卷绕或双股卷绕在转向滑轮和驱动滑轮上。

工作时，电梯主机132驱动所述驱动滑轮130转动，所述驱动滑轮130驱动绳索122，从而在井道112内推进电梯轿厢116。这种绳索装置具有本发明第一实施例以外的优点。这种绳索装置提供了三比一(3∶1)的驱动滑轮速度与电梯轿厢速度之比，从而减小了电梯主机所需的力矩并允许采用更小的主机。这种电梯主机尺寸的进一步减小是电梯系统极为期望的，这意味着主机的所需空间和重量以及费用能够进一步减少。

参见图5和6，在本发明的另一个替换实施例中，无机房电梯系统210包括电梯轿厢216和由提升绳索222悬挂的配重220。绳索222包括固定在电梯轿厢216上的第一绳索端部224和固定在配重220上的第二绳索端部226。由电梯主机232驱动的绳索222穿过驱动滑轮230。电梯主机232和驱动滑轮230安装在电梯轿厢216上。一个转向滑轮234也安装在电梯轿厢216上。多个惰轮235-238设置在井道212内。惰轮235、236、238直接或间接固定在建筑物构件214的井道212顶部上，并且惰轮237直接或间接固定在建筑物构件214的井道212底部上。在电梯轿厢216中制有进出板250，以能够接近电梯主机232。

提升绳索222的末端224首先安装在电梯轿厢216上，然后绳索222分别绕过惰轮235、236，接着绕过转向和驱动滑轮234、230。接下来，绳索222绕过惰轮237、238而被导向，然后终止于配重220。这一绳索装置提供了二比一(2∶1)的驱动滑轮速度与电梯轿厢速度之比，从而减小了电梯主机所需的力矩并允许采用更小的主机。

本发明的另一个优点是这里所述的安装在电梯轿厢上的电梯主机能够为维护人员提供相对安全的环境。可以从电梯轿厢的内部通过其上提供的进出板对电梯主机进行操作。

本发明的主要特征是在上述电梯系统中采用的绳索是扁平的。其宽度与厚度尺寸比的增大会导致绳索具有一个由宽度“W”限定的啮合表面，即有利于承载所述绳索的压力。因此，绳索中的最大绳索压力减小了。另外，相对于尺寸比为1的圆形绳索来说，通过提高尺寸比，扁平绳索(见图7)的厚度“t1”能够得以减小，同时仍保持绳索中用于支撑拉伸负载的绳索部分的恒定横截面积。

如图7和8所示，扁平绳索722包括多个单独的承载芯线726，这些芯线被包围在同一覆盖层728内。覆盖层728将各个芯线726分离并确定了用于与牵引滑轮724啮合的啮合表面730。承载芯线726可由高强度的轻质非金属材料制成，例如芳族聚酰胺纤维，或者由金属材料制成，例如细的高碳钢纤维。期望使芯线726的厚度“d”尽可能小，以增大灵活性并减小芯线726的应力。另外，对于由钢纤维制成的芯线来说，纤维直径应该小于0.25毫米，最好是直径在大约0.10毫米到0.20毫米的范围内。具有这种直径的钢纤维能够改善芯线和绳索的灵活性。通过将具有这种重量、强度、寿命、尤其是上述灵活性特性的材料制成的芯线制在扁平绳索中，牵引滑轮直径“D”可以减小，同时仍能保持处于可接受限度内的最大绳索压力。

啮合表面730与牵引滑轮724的对应表面750接触。覆盖层728由聚氨酯材料，最好是热塑型氨基甲酸乙酯制成，这种材料以下述方式挤出并穿过多条芯线726，即每一单独芯线726都被加以限制而不能相对于其他芯线726沿纵向移动。对于覆盖层，如果有其他材料足以满足覆盖层的所需功能，即牵引、磨损、向芯线传递牵引负载以及克服环境因素等的话，也可以采用这些材料。应该理解到，尽管对于覆盖层可以采用其他材料，但是如果它们不能满足或超过了热塑型氨基甲酸乙酯的机械性能的话，则采用扁平绳索而具有的有利方面将减少。根据热塑型氨基甲酸乙酯的机械性能，牵引滑轮724的直径可以降至100毫米或更小。

这样构造扁平绳索722的结果是，绳索压力可以通过绳索722更均匀地分布。由于将多条小芯线726制在扁平绳索弹性覆层728中，则与已有技术的绳索相比，每条芯线726上的压力明显减小了。芯线压力减少至少n^1/2，其中n是对于给定负载和钢丝横截面积来说，扁平绳索中平行芯线的数目。因此，与具有较小承载能力的传统绳索电梯相比，扁平绳索中最大绳索压力明显减小了。另外，对于相同的承载能力来说，有效绳索直径‘d’(在弯曲方向测量)减小了，而且在不减小D/d比例的情况下，仍能使滑轮直径‘D’保持较小数值。另外，由于减小了滑轮直径D，就可以采用低价和更为紧凑的高速电机作为驱动主机。

图7也表示了那种构造成容纳扁平绳索722的具有牵引表面750的牵引滑轮724。啮合表面750构造成能够提供牵引力并引导扁平绳索722和滑轮724之间的啮合状态的形式。牵引滑轮724包括一对设置在滑轮724两侧的凸缘744和一个或多个设置在相邻扁平绳索之间的隔板745。牵引滑轮724还包括容纳在凸缘744和隔板745之间的衬套742。衬套742限定了啮合表面750，使得位于扁平绳索722的两侧和衬套742之间形成横向间隙754。成对的凸缘744和隔板与衬套一起实现对扁平绳索722进行导引的功能，以防止绳索在松弛等状态下产生明显的错位现象。尽管图示装置包括衬套，但是应该理解到，也可以采用不带衬套的牵引滑轮。

尽管参照特定实施例表现和描述了本发明，但对于本领域的技术人员来说，应该该理解到，在不脱离本发明的精神和范围内，本发明可以作出多种变形。例如，驱动滑轮和转向滑轮的位置可以交换。另外，尽管图示的电梯主机32、132位于电梯轿厢16、116下方，但它们也可以安装在电梯轿厢的侧面、顶部或任何其他位置。类似的，电梯主机232的位置也可以变化。

Claims (10)

1.一种设置在建筑物井道内的电梯系统，包括：

一个在所述井道内运行的电梯轿厢；

一条用于向所述电梯轿厢提供牵引和悬挂的扁平绳索；和

一个固定在所述电梯轿厢上用于驱动所述扁平提升绳索的电梯主机。

2.如权利要求1所述的电梯系统，其特征在于，所述电梯主机设置在所述电梯轿厢下方。

3.如权利要求1所述的电梯系统，其特征在于，所述电梯主机设置在所述电梯轿厢上方。

4.如权利要求1所述的电梯系统，其特征在于，所述电梯主机设置在所述电梯轿厢一侧。

5.如权利要求1所述的电梯系统，还包括；

一个驱动滑轮，它与所述电梯主机相接并与所述提升绳索啮合；和

多个惰轮，它们设置在所述井道内，以使电梯系统的绳索装置保持一比一的驱动滑轮速度与电梯轿厢速度之比。

6.如权利要求1所述的电梯系统，还包括；

一个驱动滑轮，它与所述电梯主机相接并与所述提升绳索啮合；和

多个惰轮，它们设置在所述井道内，以使电梯系统的绳索装置保持二比一的驱动滑轮速度与电梯轿厢速度之比。

7.如权利要求1所述的电梯系统，还包括；

一个驱动滑轮，它与所述电梯主机相接并与所述提升绳索啮合；和

多个惰轮，它们设置在所述井道内，以使电梯系统的绳索装置保持三比一的驱动滑轮速度与电梯轿厢速度之比。

8.如权利要求1所述的电梯系统，还包括；

一个在所述井道内与所述电梯轿厢交替运行的配重。

9.如权利要求1所述的电梯系统，其特征在于，所述电梯主机还包括：

一块进出板，它设置在所述电梯轿厢上，使电梯维护人员能够从所述电梯轿厢内部接近所述电梯主机。

10.一种设置在建筑物的井道内的电梯系统，包括：

一个在所述井道内运行的电梯轿厢；

一个在所述井道内与所述电梯轿厢交替运行的配重；

一个固定在所述电梯轿厢上的电梯主机；

一个与所述电梯主机相接的驱动滑轮；

一个基本上邻近所述驱动滑轮布置的转向滑轮；

一个设置在所述井道内并在所述井道顶部固定安装在所述建筑物构件的第一惰轮；

一个设置在所述井道内并于所述井道顶部固定安装在所述建筑物构件的第二惰轮，所述第二惰轮与所述第一惰轮隔开；

一个设置在所述井道内并于所述井道顶部固定安装在所述建筑物构件的第三惰轮；

一个设置在所述井道内并于所述井道的底部固定安装在所述建筑物构件的第四惰轮，所述第四惰轮与所述第一和第二惰轮隔开；和

至少一个提升绳索，它具有安装在所述电梯轿厢上的第一提升绳索末端、安装在所述配重上的第二提升绳索末端和一中部，所述提升绳索的所述中部与所述驱动滑轮和所述转向滑轮啮合，所述第一提升绳索末端在与所述转向滑轮啮合之前与所述第一和第二惰轮啮合，所述提升绳索第二末端在与所述驱动滑轮啮合之前与所述第三和第四惰轮啮合，所述提升绳索悬挂所述电梯轿厢和所述配重并为它们提供牵引力。

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