电梯、用于减小电梯的轿厢的装载情形下电梯的绕绳或者绕带伸长的改进方案、以及用于拉紧电梯的绕绳或者绕带的预张紧的使用

技术领域

本发明涉及电梯技术领域，更特别地，涉及用于电梯中的绕绳或者绕 带的实施方式。

背景技术

电梯的轿厢通常借助于绕绳或者绕带而经由固定到电梯的厢顶的滑轮 组件悬挂在例如配重上。在电梯的轿厢的装载情形中绕绳或者绕带的伸长 在此情形下取决于电梯的轿厢距离悬挂滑轮组件多远。在装载情形下绕绳 或者绕带的伸长通常在当电梯的轿厢距离悬挂滑轮组件的距离处于最大时 最大。

在实践中，这是因为当电梯的轿厢处于它所在的建筑物的最低楼层之 一时，例如当电梯轿厢处于底层时，大多数乘客或者电梯的载荷从底层进 入到轿厢中，绕绳或者绕带的伸长在装载情形下最大。

电梯乘客在装载情形下经历令人不愉快的绕绳或者绕带伸长并不罕 见，因为事实上电梯轿厢随着轿厢载荷增大而从脚下方向下位移，而乘客 的期望是电梯的轿厢保持在它的原位。

绕绳或者绕带的弹性伸长影响电梯轿厢在楼层水平处的门槛高度。理 想的是，在楼层水平和电梯轿厢的底部之间没有门槛(高度差)，希望没有 这样的门槛的干扰。当电梯轿厢被装载时，绕绳试图伸长，电梯轿厢的底 部向下下沉，在该情形下，会发生绊倒危险或者其它的妨碍，例如，轮椅 或者儿童推车会更难以进入到电梯轿厢中或者从电梯轿厢出来。在电梯轿 厢的任何给定时间由装载引起的绕绳的伸长差异会影响运行到楼层的精 度。传统地，借助于运动机的精确的找平功能，现代电梯的电梯轿厢精确 地保持在一水平处。但是，在该情形下，电梯的制动器必须保持打开。

发明内容

本发明的目的

本发明的目标是减小在电梯轿厢装载情形绕绳或者绕带的伸长。

这个目标可以通过利用如权利要求1所述的电梯以及如权利要求7所 述的用于减小电梯轿厢装载情形下电梯的绕绳或者绕带的伸长的改进方案 以及根据权利要求8的用于拉紧电梯的绕绳或者绕带的预张紧的使用而得 以解决。

从属权利要求描述电梯的优选实施例。

本发明的有益技术效果

根据本发明的电梯包括：

a)往复运动的电梯轿厢和配重；

b)经由顶部滑轮组件移动的至少一根绕绳或者绕带，用于经由顶部滑 轮组件彼此连接电梯轿厢和配重；和

c)经由底部滑轮组件移动的至少一根绕绳或者绕带，用于经由底部滑 轮组件彼此连接电梯轿厢和配重。

除此以外，在电梯中，经由底部滑轮组件移动的至少一根绕绳或者绕 带被预张紧或者可以被预张紧。

预张紧到某一最低张力可以预先执行和/或它可以随时执行，甚至也许 针对每个载荷单独执行。随时预张紧，即发生在在电梯的操作情形中，优 选地这样实施：例如通过利用适当的拉动装置例如利用弹簧来拉动经由底 部滑轮组件移动的绕绳或者绕带的末端。期望的预张紧可以被锁定以在电 梯的下一运行期间作用于载荷上。优选地，经由底部滑轮组件移动的绕绳 或者绕带通过作用于电梯轿厢和底部滑轮组件之间的部分而预张紧，特别 是在底部滑轮组件被防止旋转的那些情形下。

发明人已经注意到，电梯轿厢以及配重的动力学可以通过相对简单的 机械弹簧模型进行建模。当正在被加载或者将要加载的电梯轿厢作为一质 量动作时，绕绳或者绕带可以建模为某种类型的弹簧。

发明人已经令人惊喜地发现，当电梯轿厢和配重不仅经由顶部滑轮组 件而且还经由底部滑轮组件利用用于连接的绕绳或者绕带而连接到彼此时 以及当该连接实施为以使得经由底部滑轮组件移动的至少一根绕绳或者绕 带被预张紧时，绕绳或者绕带响应电梯轿厢的载荷的增加(即弹簧常数)的伸 长减少。

由于本发明，可能的是，在电梯中将至少就一个绕绳或者绕带而言的 高强度等级的绳索或带至少用作绳索或者带中的一些。高强度等级的绳索 或者带原理上它们太具有延展性而不能用于电梯中。但是，它们更轻，因 为承载相应载荷的绳索或者带更薄，因此它们提供了使得用于移动电梯轿 厢的电机更小的机会，并且，除此之外或者替代地，当移动的质量更小时 能够节能。

因为顶部滑轮组件、底部滑轮组件或者二者都可以通过至少一个制动 器进行制动，因此制动力可以施加在仅顶部滑轮组件上，仅底部滑轮组件 上或者二者上。这样，可以影响制动器和绕绳的磨损。因为顶部滑轮组件 和底部滑轮组件二者可以被制动，所以制动力可以被改善，这使得制动能 力增大，或者替代地，所需要的制动能力可以通过更轻的制动部件来实现。

当电梯包括用于张紧绕绳或者绕带的张紧装置时，在安装电梯中需要 的精确性可以降低，维护需求降低。根据一优选实施例，张紧装置被配置 为，或者可以被配置为，张紧经由底部滑轮组件移动的绕绳或者绕带。张 紧装置最优选地包括锁和弹簧。张紧装置优选地还包括张紧限制器，其在 预张紧不断增大或者增大到太大的情形下防止和/或甚至释放预张紧。

当根据本发明的一些电梯被使用为以使得经由底部滑轮组件的至少一 根绕绳或者绕带被预张紧时，用于减小在电梯轿厢装载情形中电梯的绕绳 或者绕带的伸长的改进方案得以出现，在该情形下，由于预张紧，经由顶 部滑轮组件移动的至少一根绕绳或者绕带以及经由底部滑轮组件移动的至 少一根绕绳或者绕带相互作用以使得连接的绕绳或者绕带的弹性形成为与 在预张紧之前的情形相比降低。

本发明构思被表示为，用于拉紧电梯的绕绳或者绕带的预张紧的使用。 优选地，预张紧的预张紧力是电梯轿厢允许的额定载荷的重量的大小。预 张紧力还可以是除此之外的其它大小，它可以根据电梯的典型使用或者瞬 间使用被选取为适当的。在在此及后的实施例中，一些用于预张紧的适当 方法被描述。

优选地，本发明应用于这样的电梯中：其中属于拉动电梯的底部滑轮 组件的滑轮的绕绳或者绕带或者属于拉动电梯的顶部滑轮组件的滑轮的绕 绳或者绕带之间的接触被夹紧，例如由于绕带的带的高的摩擦系数或者由 于绕带的带的齿配合(toothing)。

优选地，本发明应用为以使得预张紧在经由底部滑轮移动的绕绳的承 力部分中变化。

当利用用于提高装载情形中绕绳的拉紧的预张紧时，有利的是，防止 在电梯轿厢的装载期间要被拉紧的绕绳的顶部滑轮组件或者底部滑轮组件 或者二者的旋转。防止旋转的一个好的方法是借助于作用于所述滑轮上的 制动装置防止属于顶部滑轮组件或者底部滑轮组件的一个或多个滑轮旋 转。

本发明可以被应用于机器在上方的电梯以及机器在下面的电梯。发明 人认为，机器在下面的电梯是更为有利的解决方案。

附图说明

在下面，将借助于通过附图1和2描述的一些实施例更详细地介绍本 发明。

图1示出借助于经由顶部滑轮组件和底部滑轮组件二者移动的绕绳连 接到彼此的电梯轿厢和配重的示意性视图；

图2示出对应图1的电梯的示意性视图，其中电机和张紧装置也被标 记为可见的。

相同的附图标记在附图中表示相同的部件。

具体实施方式

通过用力预张紧支撑部件的位移绳索51，52，在根据图1的电梯1的 轿厢10的装载期间的位移可以被减小，或者该位移可以被最小化或者甚至 完全消除。

在传统的电梯中，位移绳索的弹性使得轿厢在装载期间位移。支撑部 件为在轿厢和机器之间的绳索。所述位移在当轿厢处于最低水平时处于它 的最大值。在传统的电梯中，机器和牵引槽轮之间的支撑部件参与到进入 到轿厢中的载荷的支撑中。

在根据本发明的电梯1中，轿厢10和配重11连接为以使得位移绳索 51绕过刚性固定在电梯井的顶端的滑轮组件(滑轮12和轴13)，位移绳索 52绕过刚性固定在电梯井的底端的滑轮组件(滑轮14和轴15)，以使得由此 产生的“支撑部件环”的长度保持恒定，并且预张紧在该环上执行。在轿 厢10的装载期间的位移实质上减小，因为位移绳索51，52即整个环支撑 轿厢10。

两个滑轮12，14中的一个是电梯1的机器的牵引槽轮。在装载期间， 机器的制动器防止牵引槽轮12，14旋转(制动器在支撑部件18，19的位置 作用在牵引槽轮的侧面上)。电梯1还可以包括第二制动器，其防止第二滑 轮12，14的旋转和支撑部件的运动(制动器在滑轮的支撑部件18，19的位 置作用在牵引槽轮的另一侧上)。

这样产生的系统明显比传统的电梯系统更为刚性。当特别地在最低楼 层(其在大多数情形下为主楼层)上的轿厢10的运动可以减小到传统的运 动的大约百分之一左右时，电梯1的驱动机器的电力驱动的启动找平 (leveling starts)的次数可以实质上减小并且轿厢10中的舒适性得以改善。

在高层建筑中，由建筑物摇摆引起的位移绳索的侧向摆动是一个问题。 当位移绳索51，52在两个刚性固定的滑轮12，14之间预张紧时，在位移 绳索51，52的侧向摆动期间的振幅小于传统解决方案中的，其中，井的底 端的滑轮14能够在竖直方向运动。

在传统的解决方案中，位移绳索的自重不能通过利用高强度等级的位 移绳索而减小，因为位移绳索的弯折将变得太大。在根据本发明的电梯1 中，高强度等级的位移绳索用作位移绳索51，52由于增大的承载横截面而 是可能的。

下面是用于包括作为位移绳索51，52的钢绳索的电梯1的计算例子：

根据我们的模型，缆绳的体积因数为0.622，缆绳重1.2kg/m。

依据我们的模型，每根位移绳索51，52的伸长量ΔL_i与在任何给定时 间作用于所述位移绳索51，52上的力的变化ΔF_i成正比：

ΔF_i＝k_iΔL_i     (1.1)

另一方面，力的变化施加于两根绳索上：

ΔF₁+ΔF₂＝ΔF   (1.2)

每根位移绳索51，52的长度的变化ΔL_i相等：

ΔL₁＝ΔL₂    (1.3)

根据它的定义，关于弹簧常数：

$k_i=\frac{A_i{E}_i}{L_i}---\left(1.4\right)$

根据等式(1.4)，(1.1)和(1.3)，我们可以写为：

$\frac{{\mathrm{\Delta F}}_1}{k_1}=\frac{{\mathrm{\Delta F}}_2}{k_2}=\frac{\Delta F-{\mathrm{\Delta F}}_1}{k_2}---\left(1.5\right)$

由此，我们可以求解ΔF₁：

${\mathrm{\Delta F}}_1=\frac{k_1}{k_1+k_2}\Delta F---\left(1.6\right)$

基于等式(1.1)，我们可以写为：

${\mathrm{\Delta L}}_1=\frac{{\mathrm{\Delta F}}_1}{k_1}---\left(1.7\right)$

其中k1和k2可以针对我们想要的每种情形单独确定。

我们的模型的总的参数可以参见表1：

表1：总的参数

情形1：顶部滑轮12被制动而底部滑轮14自由旋转。

$k_1=k_{1_1}=\frac{A_1{E}_1}{L_{1_1}}$

$k_{1_2}=\frac{A_t{E}_t}{L_{1_2}}$

$k_{2a}=\frac{A_2{E}_2}{L_{1_2}+L_{2_2}}$

$k_2=\frac{k_{1_2}{k}_{2a}}{k_{1_2}+k_{2a}}$

关于情形1的数据列在表2中。

我们注意到，如果在顶端的牵引槽轮12或者在底端的牵引槽轮14必 须被制动，则在顶端或者底端的相应位移是35.2毫米，也就是，与下面介 绍的传统的电梯系统相比为大约二分之一。

表2：

情形2：底部滑轮14被制动而顶部滑轮12自由旋转：

$k_1=\frac{k_{1a}{k}_{2_2}}{L_{1a}+L_{2_2}}$

$k_{1a}=\frac{A_1{E}_1}{L_{1_1}+L_{1_2}}$

$k_{2_2}=\frac{A_2{E}_2}{L_{2_2}}$

$k_2=k_{2_1}=\frac{A_2{E}_2}{L_{2_1}}$

情形2的数据列在表3中。

表3：

情形3：底部滑轮14被制动且顶部滑轮12被制动：

$k_1=k_{1_1}=\frac{A_1{E}_1}{L_{1_1}}$

$k_2=k_{2_1}=\frac{A_2{E}_2}{L_{2_1}}$

关于情形3的数据列出在表4中。我们注意到，如果顶端和底端的滑 轮12，14都用制动器保持就位，则我们的示例性的情形中的轿厢的位移为 17.6毫米，也就是，为相应的传统的解决方案的位移的大约四分之一。

表4：

关于未预张紧的电梯的数据示出在表5中。如我们观察到的，实施为 具有相同尺寸的传统设计的电梯的位移绳索的伸长将在额定载荷下产生 68.0毫米的轿厢位移。

表5：

图2示出图1类型的电梯，其中，电机20和张紧单元同样被标记为可 见的，其中，所述张紧单元包括弹簧21和锁22。锁22安装为与轿厢10 相连。

根据图2中所示的标记，我们可以写为：

ΔL₀＝ΔL₁+ΔL₂   (2.1)

以及

ΔF＝ΔF₀|ΔF₂     (2.2)

对于弹簧常数k_i，以下式子成立：

$k_i=\frac{A_i{E}_i}{L_i}---\left(2.3\right)$

同样地，对于力

ΔF₁＝ΔF₂  (2.4)

同样地，在图2的情形中，我们可以写为：

ΔF_i＝k_iΔL_i     (2.5)

以及

${\mathrm{\Delta L}}_i=\frac{{\mathrm{\Delta F}}_i}{k_i}---\left(2.6\right)$

通过插入和求解，我们得到：

$\frac{{\mathrm{\Delta F}}_0}{k_0}=\frac{{\mathrm{\Delta F}}_1}{k_1}=\frac{{\mathrm{\Delta F}}_2}{k_2}={\mathrm{\Delta F}}_2(\frac{1}{k_1}+\frac{1}{k_2})---\left(2.7\right)$

$\frac{\Delta F-{\mathrm{\Delta F}}_2}{k_0}=\frac{{\mathrm{\Delta F}}_2}{k_2}=\frac{{\mathrm{\Delta F}}_2}{k_2}---\left(2.8\right)$

以及

${\mathrm{\Delta F}}_2\frac{\Delta F}{\frac{1}{k_0}+\frac{1}{k_1}+\frac{1}{k_2}}---\left(2.9\right)$

当绕绳的预张紧力被标记为F_pr时，我们得到：

在其中绕绳的长度为L_0.mtntmum的情形中，F_pr＞ΔF₀，

在其中力的变化被评估为最大的情形中，我们得到：

${\mathrm{\Delta F}}_0\frac{\Delta F(\frac{1}{k_1}+\frac{1}{k_2})}{\frac{1}{k_0}+\frac{1}{k_1}+\frac{1}{k_2}}---\left(2.10\right)$

由此可以得到

${\mathrm{\Delta L}}_{0,p}={\mathrm{\Delta F}}_2(\frac{1}{k_1}+\frac{1}{k_2})---\left(2.11\right)$

因为绕绳51，52可以被认为是并联安装的弹簧。当摩擦力被忽略时，

ΔF₁≈ΔF₂≈ΔF   (2.12)

由此可以得到：

${\mathrm{\Delta L}}_{0,s}={\mathrm{\Delta L}}_1+{\mathrm{\Delta L}}_2=\Delta F(\frac{1}{k_1}+\frac{1}{k_2})---\left(2.13\right),$

在该情形下，对于长度的相对变化，我们得到：

$\frac{{\mathrm{\Delta L}}_{0,p}}{{\mathrm{\Delta L}}_{0,s}}=\frac{1/k_0/(\frac{1}{k_0}+\frac{1}{k_1}+\frac{1}{k_2})}{\frac{1}{k_1}+\frac{1}{k_2}}$

例如，在如下情形中

L₀＝L₁,L₂＝2L₀,A₀＝A₁＝0，5A₂以及E₀＝E₁＝E₂

我们得到

$\begin{array}{c}\frac{L_{0,p}}{L_{0,s}}=\frac{L_0/A_0/(\frac{L_o}{A_o}+\frac{L_o}{A_o}+\frac{{\mathrm{zL}}_o}{A_o})}{\frac{L_o}{A_o}+\frac{2L_0}{2A_0}}\\ =\frac{1/(1+1+1)}{1+1}=\frac{1}{6}\end{array}.$

如果，相应地，在制造的电梯中没有预张紧，则弹性或者长度的相对 变化将会大很多，因为绕绳51，52将相当于串联安装的弹簧而不是并联安 装的弹簧。

本发明不应被认为仅限制到下面的权利要求，而是应当理解为包括所 述权利要求的全部法律上的等同物以及所介绍的实施例的组合。

更特别地，替代上面的位移绳索51，52，或者除了上面的位移绳索51， 52之外，带可以被使用。在后一情形中，带被称作位移绕带。

本领域技术人员还将理解，根据本发明的用于拉紧的电梯预张紧的使 用还可以表示为一方法，其中绕绳借助于预张紧而被拉紧。