螺旋推進器的製作方法
2023-07-22 11:37:11
專利名稱：螺旋推進器的製作方法
技術領域：
本發明涉及電梯的升降設備，確切地說是一種利用螺旋升降製成的可升降電梯的螺旋推進器。該推進器提供一種新的安全升降方式，可廣泛應用於電梯、升降機等多種升降系統中，可以很大程度上提高升降系統的安全性能。
目前，垂直升降的電梯，尤其是用在高層建築物內供人們上下以及運輸物品的電梯，其升降系統採用的仍然是鋼纜提升系統，即電梯的頂部固定有用以牽引電梯的鋼纜，鋼纜從電梯頂部引出向上穿過兩個設置在導架上部的滑輪，再向下連接到牽引塊上，升降時，用動力電動機牽引其升降。這種方式對鋼纜、滑輪、滑輪支撐杆的要求很高，特別是對升降高度較高的電梯。
因為從作用過程來看，上述器件是承重的最主要物件，鋼纜要承受電梯轎廂本身的重量以及轎廂所載乘客或者物品的重量，鋼纜將所承載的重量傳遞給滑輪，滑輪受力後，將力通過滑輪杆傳遞給導架，導架再將力傳到地面，除鋼纜外，受力最突出的部分是滑輪和滑輪架，而且對轎廂以及所載乘客或者物品重量的支撐點集中在滑輪與鋼纜的微小的接觸面，力量很集中。
首先，對於鋼纜，限於我們目前的製造技術，單位鋼纜橫截面承受的拉力是有限的，鋼纜又存在疲勞的問題。對於鋼纜必須有一定的韌性和足夠的徑向距離以保證其強度，通常的做法是採用一組鋼纜組成的繩子。高層建築物內的電梯，開始上升時鋼纜所承受的拉力最大，特別對於高速電梯，雖然正常運轉承受的拉力不是很大，但是其突然上升時所承受的拉力遠遠大於正常時的拉力，這樣必然要增加鋼纜的數量以承受如此大的拉力，帶來的負面影響也很明顯，就是大大增加鋼纜組本身的重量，增加了鋼纜的負擔，對於樓層很高的建築物，往往鋼纜的重量大於電梯轎廂的重量。
同時，鋼纜存在的老化問題仍然是一個很大的困難，它帶來的後果有兩個一是拉長鋼纜，電梯要長時間頻繁地使用，鋼纜在使用一段時間後，就會慢慢老化，其韌性降低，由於長期承重，鋼纜受外力拉伸作用，慢慢被拉長，導致電梯轎廂停留的樓層距離有誤差，為了避免這種不必要的誤差和由此導致的意外事故，需要定期檢測，除掉長出的鋼纜，如果除掉的鋼纜達到一定長度，就必須更換鋼纜以防止其韌性和強度降低帶來斷裂的惡果。二是鋼纜會發生斷裂。鋼纜老化後，其強度下降，承載重量的能力下降，而鋼纜繩由許多鋼纜組成，每根鋼纜由於本身的製造特點以及材料構成不同，均有不同的使用壽命以及疲勞指數，存在著差異，即使同一批材料製成的鋼纜也存在這種問題，而且鋼纜隨著本身部位的變化，其強度和韌性都有所變化，同時，不同鋼纜之間、鋼纜的不同部位之間都會由於各種原因受力發生變化，鋼纜使用時間過長，強度和韌性稍微差一點的鋼纜或者其某一部位就會發生無法承受重量而導致的開裂，甚至斷開的現象，如果有一根鋼纜斷開，其餘鋼纜受力情況也隨之變化，以至於會導致整個鋼纜繩的斷開，造成重大事故。鋼纜太長，事故發生部位不明確，也難以確定，解決辦法只能是定期做全方面的檢查，如此以來，往往增加了維護和維修的成本。
其次，現有技術採用滑輪使鋼纜做上下滑動，滑輪的受力點只有微小弧形的接觸面，作為一個支撐物，其所承重過於強大，容易損壞或者產生打滑現象；滑輪將受力傳遞給滑輪支撐杆，同時，滑輪支撐杆也承受同樣的巨大壓力，受力面相對單一，如果發生損壞，難以彌補，會產生相當嚴重的意外事故。
再其次，上述電梯升降系統的動力由另外的電動機提供，當電動機出現故障或者突然斷電時，電梯失去動力，無法繼續工作，勢必將電梯內的乘客困在電梯轎廂裡面，無法行動，必須求助於轎廂外面的人搶救，否則會給受困者帶來危險，即使脫險也會產生精神傷害，萬一電梯轎廂停留在上下樓層之間，搶救工作就變得很困難。因此，必須隨時關註上述問題，這勢必給電梯的維護以及維修工作增加了很多壓力。
其次，電梯在安裝時，也存在相當大的困難和危險。鋼纜繩是升降電梯的最主要配件，而鋼纜繩的安裝必須依靠導架，所以在安裝鋼纜繩之前必須要搭好導架，而導架的安裝必須用人力進行空中操作，給安裝工人帶來空中操作的危險，同時，鋼纜繩的安裝需要將鋼纜繩先穿過導架的上部，再牽引下來，電梯的安裝設置空間小，需要十分小心謹慎地進行安裝，否則沉重的鋼纜繩會損傷其它設備，甚至會傷害到安裝工人的人身安全。
在此，維持電梯的正常運行，保障乘客的人身安全，必須對上述電梯進行經常的維護和維修，雖然現在很多設備製造的可靠性很高，但是這種結構帶來的隱患時時存在，本著尊重人的生命安全的原則，必須給乘客提供安全可靠的電梯乘坐環境，由此帶來的人工、維修費用很高，需要定期維修、檢測，譬如新電梯一年檢測一次，使用五年以上的電梯要6個月甚至更短時間。這不僅帶來使用成本的大幅度增加，而且影響了電梯的日常使用，給乘客帶來很多不便。
上述的電梯升降系統帶來的缺點導致目前普遍使用的電梯經常發生各種意外事故，像電梯突然墜落等。解決上述問題，無疑會給電梯帶來更好的安全措施，為電梯乘客的人身安全提供更可靠的保證。
所以，針對上述問題，能夠提供更安全可靠的升降結構，對電梯、升降機的安全以及發展將帶來極大的改進。
本發明的另一個重要改進在於將重量的承受部位分散開，使之能夠多個部位承受電梯的重力。
本發明另一個重要的特點在於能夠降低電梯尤其是高層電梯的生產以及日常維護維修成本。
本發明包括螺旋升降輪、與螺旋升降輪咬合的咬合輪以及支撐咬合輪的固定軌道。其中螺旋升降輪為具有螺旋外齒的轉輪，固定在轎廂頂部，帶動轎廂做上下運動，並與咬合輪咬合；咬合輪，可沿自身的軸向轉動的圓錐臺形轉輪，沿導架豎向均勻固定在固定軌道的適當位置，並與螺旋升降輪配合；其咬合面與螺旋升降輪的外齒面接觸配合為線狀；固定軌道設置在電梯的導架之間，即固定於導架的豎向支撐架之間，其上適當位置固定設置有咬合輪。
上述的這種結構使得本發明可以避免由鋼纜升降帶來的危險性，並且將支撐點由單純的滑輪部分支撐改進為分散的螺旋升降輪與咬合輪之間的多個變動的支撐部位，降低了每個部件的承受壓力和時間，相反地能夠增加它們的使用壽命，同時，部分部件的損壞或者喪失，並不能破壞本發明整體的結構，螺旋升降輪不論上升到任何位置都有新的支撐部位支撐，其安全性能大大提高。
上述的螺旋升降輪可以固定在電梯轎廂的底部。
螺旋升降輪至少設置一個，可以設置一個，從電梯轎廂的兩側與分布在上述轎廂兩側固定軌道上的咬合輪咬合，這種設置會大幅度增加螺旋升降輪的重量，除非有相當強度且足夠輕的金屬，或者電梯比較小，不需要特別強大的動力牽引。一般情況下，可以採用兩個、三個或者四個螺旋升降輪，均勻分布在轎廂的每側，每個螺旋升降輪單獨與其對應的咬合輪咬合，同時可以增加使多個螺旋升降輪同步運行的傳動裝置，該傳動裝置採用現有的傳動裝置，例如鏈條傳動、齒輪傳動即可。
鋼纜繩升降電梯是通過垂直運動的鋼纜繩帶動電梯轎廂升降，本發明採用的是螺旋升降輪螺旋式運動致使電梯、升降機做上下運動，支撐部位多而且隨高度的變化而變化，降低了每個支撐部位承受的壓力和時間，增加了整個螺旋推進器能夠的承受重量，提高了其安全性能。
圖6為本發明圖3所示結構方式咬合輪與螺旋升降輪配合的結構示意圖，圖7為本發明一種結構方式的結構示意圖，圖8為圖7所示本發明固定軌道的結構示意圖。
螺旋升降輪的外齒122至少有兩個，以便於咬合與之配合的咬合輪140，同時，也避免單個咬合輪140損壞導致的不利影響；在符合目前的安全性能和升降速度的前提下，三個或者四個外齒122是比較合適的。
傳動裝置，為齒輪傳動裝置171，由電機170帶動，連接固定轎廂180上的兩個螺旋升降輪120，連接於兩個螺旋升降輪的輪軸121，並使之同步運行；咬合輪140，可沿自身的軸向轉動的圓錐臺形轉輪，沿電梯導架150的豎向支撐架151均勻固定在固定軌道130的中間，並向轎廂180的方向伸出，與螺旋升降輪120配合，其咬合面與螺旋升降輪120的外齒面接觸配合為線狀，且咬合輪130圓錐的頂點與螺旋升降輪外齒122的接觸面的中心一致。
固定軌道130設置在電梯的導架150之間，即固定於導架150的豎向支撐架151之間，其中間位置用咬合輪軸141固定有咬合輪140。
圖1所示，因螺旋升降輪120的外齒122是螺旋形式的，與之配合的咬合輪140是圓錐臺形，設置在固定軌道130的中間部位，且咬合輪140的錐形頂點與螺旋升降輪外齒122的螺旋中心點一致。
這樣咬合輪在咬合轉動過程中，因咬合面是非水平的，其承受重量有分散的可能，而且上述力的分散能夠推動其轉動，使得本推進器停止升降後再啟動時，啟動的阻力較小。
再如圖2所示，固定軌道130有多個，沿導架150上下均勻地水平設置在導架的豎向支撐架151之間。
在另一種可行的實施方式中，上述的螺旋升降輪120也可以固定在電梯轎廂180的底部，其與轎廂180的固定連接方式可以採用與上述固定在電梯轎廂頂部相同的方式，其它相應的咬合輪140、傳動裝置以及固定軌道130的設置也與上述的描述一致。
螺旋升降輪120可以設置一個，從電梯轎廂180頂部的兩側或者四側與分布在上述轎廂兩側固定軌道130上的咬合輪140咬合，這種設置會大幅度增加螺旋升降輪120的重量，除非有相當強度且足夠輕的金屬，一般情況下，可以採用兩個或者三個螺旋升降輪120，每個單獨與其對於的咬合輪140咬合，當然這又產生了不同螺旋升降輪之間的同步運行問題，實際製造中，比較好的一種方式是採用兩個螺旋升降輪120，如圖1所示。螺旋升降輪120之間採用鏈條或者類似的方式連接，例如三齒輪傳動的方式以使螺旋升降輪同步運行，圖1所示採用的是三齒輪傳動的方式。
停止運行時，只需用液壓制動器160帶動制動杆161鎖定螺旋升降輪120的輪軸121即可。如圖1所示。
圖3所示為三個螺旋升降輪的結構方式。該實施方式包括有螺旋升降輪220、咬合輪240、傳動裝置(270、271)，螺旋升降輪220分別位於轎廂280頂部的後部和兩端，其結構與圖1所示的基本一致。三個螺旋升降輪220的同步運行問題可以採用三套連動的齒輪解決，所述的三套齒輪之間互相咬合，並與螺旋升降輪同步運轉；比較簡單的方式是直接用電機270帶動的鏈條271固定於帶動螺旋升降輪運轉的輪軸221，鏈條271位於螺旋升降輪220與轎廂280之間，螺旋升降輪220上升或者下降的同時，所述的鏈條271也使之同步運轉，互相配合，使三個螺旋升降輪220同步運行，如圖3所示。
同樣，圖3所示中每個螺旋升降輪220的上端都固定有用以約束螺旋升降輪以使其在升降中能夠緊密配合咬合輪的限位架210，限位架的另一端通過滾珠211滾動卡於導架250的豎向支撐架251。
一般情況下，螺旋升降輪外齒222的底面邊緣與水平線呈小於30度的夾角，實際製造時，如圖6所示，可以採用將螺旋升降輪外齒222的底面沿水平線切掉一部分，切除部分只在螺旋升降輪220與咬合輪240接觸面切除，只要不影響上述螺旋升降輪外齒220的支撐作用即可，同時，咬合輪240接觸面的圓錐臺斜邊必須能與螺旋升降輪外齒222的接觸面重合，且咬合輪240錐形頂點與切除後形成的接觸面的中心一致，即必須保證二者接觸重合部分在轉動時有相同的線速度，才能達到順利地升降效果，如圖6所示。
固定軌道230有多個，沿導架250上下均勻地設置在導架250的豎向支撐架251之間，並與螺旋升降輪的外齒222的螺旋角度採用一致傾斜角度地傾斜設置在導架250之間，如圖4所示。固定軌道230從咬合輪240的兩端通過咬合輪輪軸241支撐咬合輪240，以增加對咬合輪240的支撐強度。
再如圖5所示，對於一個單獨的固定軌道230，可以設置多個咬合輪240，固定軌道240採用上述的傾斜設置，其傾斜的角度與螺旋升降輪外齒222的傾斜角度相同，固定軌道230並呈與螺旋升降輪外齒222螺旋線相同的圓弧形狀，或者直線狀，與螺旋升降輪220對應，使其通過咬合輪軸241固定的咬合輪240能夠完美地與螺旋升降輪配合。
當然，對於水平設置的固定軌道也可以採用多個咬合輪，採取類似圖1所示的方式，區別在於同一側每個咬合輪必須對應一個螺旋升降輪，這些同側的螺旋升降輪都被同一個限位架約束，受轎廂同一側空間的限制比較好的方式是轎廂的同一側設置的螺旋升降輪不能超過兩個。
另一種可以實現的方式是固定軌道330縱向設置在導架350間，如圖7、8所示，同時，為了加強導架對固定軌道330的支撐，固定軌道330一方面固定支撐並伸出咬合輪340，另一方面則被固定於支撐架351上起支撐作用的橫杆352支撐，橫杆352最好支撐在固定軌道330的中央或者設置有咬合輪的部位，固定軌道330固定的咬合輪340水平軸向向轎廂380伸出。
圖7中，其它各部分機構，螺旋升降輪320、限位架310、滾珠311、咬合輪340、液壓制動器360、制動杆361以及傳動裝置(370、371)都與圖1所示一致，所以在標示時將圖1中的標號字頭「1」改為「3」，所不同的是固定軌道的形式發生變化。
從圖8中，可以明確地顯示出固定軌道330的延伸及固定形式，它與導架350的豎向支撐架351平行伸展，貫穿於整個導架350，且被多個橫杆352固定於支撐架351。固定軌道330通過咬合輪輪軸341向螺旋升降輪320的方向支撐並伸出咬合輪340。
類似的固定軌道也可以設置在具有一定傾斜角度的升降系統中，螺旋升降輪也與之對應傾斜設置，只在對應固定軌道的一側設置，與咬合輪配合，為了增加升降的安全性能和穩定性能，可以在同一側設置兩個螺旋升降輪，其它器件做相應的改動即可。
單個螺旋升降輪升降時，可以採用外轉子螺旋電機將其結構簡化，即外轉子螺旋電機的外殼為齒輪，與上述的咬合輪配合，電機直接帶動外殼的齒輪轉動，電機固定在轎廂上，並與咬合輪配合，做上下運動。咬合輪可以製成只位於轎廂一側的形式，另一側則設置與上述齒輪對應的軌道，外齒與咬合輪只在一側咬合即可。
權利要求
1.一種螺旋推進器，其特徵在於它包括螺旋升降輪、與螺旋升降輪咬合的咬合輪以及支撐咬合輪的固定軌道。其中螺旋升降輪為具有螺旋外齒的轉輪，固定在轎廂頂部，帶動轎廂做上下運動，並與咬合輪咬合；咬合輪，可沿自身的軸向轉動的圓錐臺形轉輪，沿導架豎向均勻固定在固定軌道的適當位置，並與螺旋升降輪配合；其咬合面與螺旋升降輪的外齒面接觸配合為線狀；固定軌道設置在電梯的導架之間，即固定於導架的豎向支撐架之間，其上適當位置固定設置有咬合輪。
2.按照權利要求1所述的螺旋推進器，其特徵在於螺旋升降輪可以固定在電梯轎廂的底部。
3.按照權利要求1所述的螺旋推進器，其特徵在於螺旋升降輪至少設置一個。
4.按照權利要求1所述的螺旋推進器，其特徵在於可以採用兩個、三個或者四個螺旋升降輪，均勻分布在轎廂的每側，每個螺旋升降輪單獨與其對應的咬合輪咬合，同時可以增加使多個螺旋升降輪同步運行的傳動裝置。
5.按照權利要求1所述的螺旋推進器，其特徵在於螺旋升降輪的外齒至少有兩個。
6.按照權利要求1所述的螺旋推進器，其特徵在於每個螺旋升降輪的上端都固定有用以約束螺旋升降輪以使其在升降中能夠緊密配合咬合輪的限位架，限位架的另一端通過滾珠滾動卡於導架的豎向支撐架
7.按照權利要求1所述的螺旋推進器，其特徵在於咬合輪接觸面的圓錐臺斜邊必須能與螺旋升降輪外齒的接觸面重合，且咬合輪錐形頂點與螺旋升降輪外齒接觸面的中心一致。
8.按照權利要求1所述的螺旋推進器，其特徵在於固定軌道有多個，沿導架上下均勻地設置在導架的豎向支撐架之間，並與螺旋升降輪的外齒的螺旋角度採用一致傾斜角度地傾斜設置在導架之間。
9.按照權利要求8所述的螺旋推進器，其特徵在於單獨的固定軌道，可以設置多個咬合輪，固定軌道採用上述的傾斜設置，其傾斜的角度與螺旋升降輪外齒的傾斜角度相同，固定軌道並呈與螺旋升降輪外齒螺旋線相同的圓弧形狀，與螺旋升降輪對應。
10.按照權利要求1所述的螺旋推進器，其特徵在於單個螺旋升降輪升降時，可以採用外轉子螺旋電機將其結構簡化，即外轉子螺旋電機的外殼為齒輪，與上述的咬合輪配合，電機直接帶動外殼的齒輪轉動。
全文摘要
本發明公開了一種用於推動電梯或者升降機升降的螺旋推進器，包括螺旋升降輪、與螺旋升降輪咬合的咬合輪以及支撐咬合輪的固定軌道，將支撐點由單純的滑輪部分支撐改進為分散的螺旋升降輪與咬合輪之間的多個變動的支撐部位，降低了每個部件的承受壓力和時間，相反地能夠增加它們的使用壽命，同時，部分部件的損壞或者喪失，並不能破壞本發明整體的結構，螺旋升降輪不論上升到任何位置都有新的支撐部位支撐，其安全性能大大提高。
文檔編號B66B11/04GK1396106SQ0210403
公開日2003年2月12日 申請日期2002年3月6日 優先權日2001年3月7日
發明者林有 申請人:林有