ТОРМОЗНОЕ ИЛИ ЛОВИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАБИНЫ ЛИФТА И ЛИФТ
BRAKING OR CATCHING ELEVATOR CABIN AND ELEVATOR

Изобретение относится к тормозному или ловильному устройству для кабины лифта, движущейся в шахте, в частности, по вертикальным направляющим рельсам, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Понятие «кабина лифта» применяется здесь и далее в собирательном значении, включающем в себя как обычную комбинацию из кабин или платформ любого типа, установленных на несущей раме, так и конструкции безрамных кабин.
Тормозные или ловильные устройства лифтов обычно предназначены для торможения кабины лифта в случае недопустимо высокой скорости ее движения, которая может быть вызвана сбоем управляющего устройства или привода или его тормоза, а также обрывом каната. Кроме того, тормозные или ловильные устройства могут применяться и для предупреждения неконтролируемых движений кабины (например, при самопроизвольном движении с места остановки) или произвольно приводиться в действие для блокирования кабины в определенном положении, например, для образования зоны обслуживания.
Для этого в уровне технике уже предложены самые разнообразные тормозные или ловильные устройства.
В последнее время из WO 2006/077243 A1 стало известно совершенно современное, особо точное и слабо изнашивающееся тормозное или ловильное устройство. Это тормозное или ловильное устройство приводится в действие электричеством, что соответствует современным требованиям, которые лишь недавно были установлены для подобных тормозных или ловильных устройств. Это исполнительное устройство сконструировано таким образом, что его (тормозной) ролик приводится электромагнитом с преодолением действия пружины в нерабочее положение покоя и удерживается в нем.
Этот блокировочный механизм является относительно дорогостоящим с точки зрения как изготовления, так и своей кинематики. Здесь ролик связан своей осью с пружиной через поворотно-толкающую штангу, установленную с возможностью вращения. Пружина нагружает штангу в сторону направляющего рельса и прижимает к нему в случае развозбуждения электромагнита, которым поворотно-толкающая штанга удерживается в положении покоя с преодолением действия пружины.
В любом случае для такого блокировочного механизма требуется относительно сильный электромагнит. Это вызвано тем, что вследствие применяемой здесь кинематики и принципа действия поворотно-толкающей штанги присутствуют относительно неблагоприятные для магнита условия, связанные с воздушными зазорами, и поэтому он должен обладать соответствующей мощностью для притяжения поворотно-толкающей штанги при наличии относительно большого воздушного зазора и, следовательно, для приведения ролика в положение покоя.
Задачей изобретения является поэтому создание тормозного или ловильного устройства с электрическим приводом, снабженным электромагнитом со значительно меньшей мощностью.
Согласно изобретению, эта задача решается за счет того, что орган для направления ролика представляет собой направляющее устройство, являющееся подвижным по отношению к направляющему рельсу и телу сжатия, выполненное и взаимодействующее с роликом таким образом, что при развозбуждении электромагнита направляющее устройство перемещается в сторону направляющего рельса и занимает удаленное от полюса положение, в результате чего ролик приходит в контакт с направляющим рельсом, заходит в клиновой зазор и во время движения приводит направляющее устройство, по меньшей мере, временно из удаленного от полюса положения в близкое к нему положение.
Таким образом, достигается своего рода «сервоэффект», причем, в частности, используется усилие ролика, катящегося по направляющему рельсу с надежным фрикционным замыканием, для возвращения направляющего устройства из его удаленного от полюса положения, которое оно занимает после срабатывания, в близкое от полюса положение с преодолением усилия сжатой пружины, в котором даже слабый электромагнит после своего возбуждения в состоянии снова захватить направляющее устройство, т.е. притянуть к себе ее концевой участок и удерживать его. Близкое от полюса положение является (предпочтительным) положением, в котором направляющее устройство по существу уже прилегает к электромагниту.
Таким образом, становится возможным применять очень слабый электромагнит, а именно существенно слабее, чем это требовалось бы в том случае, когда конструкция нацелена на способность электромагнита захватывать направляющую кулису через большой воздушный зазор и выводить ее из удаленного от полюса положения. Одновременно конструкция, согласно изобретению, позволяет удерживать ролик в его положении покоя на относительно большом расстоянии от направляющего рельса, обеспечивая за счет этого относительно большой допуск направления, т.е. надежную защиту от ошибочных срабатываний, вызванных допусками, не преднамеренным контактом ролика с направляющим рельсом. Это представляет собой существенное преимущество по сравнению с такими возможными конструкциями, в которых электромагнит при срабатывании тормозного или ловильного устройства освобождает направляющую кулису только в ближнем от полюса положении для того, чтобы позже ее снова захватить.
Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения предусматривается, чтобы направляющее устройство представляло собой направляющую кулису с прорезью, в которой ролик с направляющим буртиком расположен с возможностью свободного возвратно-поступательного движения по отношению к направляющей кулисе, при этом прорезь выполнена и расположена наискось таким образом, что при занятии направляющей кулисой дальнего от полюса положения ролик катится сначала по направляющему рельсу и боковой стороне прорези, в результате чего он заходит в клиновой зазор и затем катится между направляющим рельсом и телом сжатия, при этом прорезь выполнена и расположена наискось таким образом, что при движении ролик упирается своим направляющим буртиком в боковую сторону прорези и что направляющая кулиса приводится в близкое от полюса положение, в котором она может быть снова захвачена электромагнитом после его возбуждения.
Такая направляющая кулиса удерживает и направляет ролик наиболее простым способом. Поворотно-толкающая штанга, которая для направления ролика должна выполнить дополнительное поворотно-толкающее движение, более не требуется. Кроме того, подобная направляющая кулиса с прорезью максимально проста в изготовлении.
Согласно другому предпочтительному варианту выполнения предусматривается, чтобы направляющая кулиса была выполнена и взаимодействовала с роликом таким образом, чтобы ролик, перемещающийся назад по направляющему рельсу встречно клиновому зазору, полностью отжимал направляющую кулису в близкое от полюса положение прежде, чем ролик займет по отношению к направляющей кулисе положение покоя. Это целесообразно по той причине, что при таком варианте ролик возвращает направляющую кулису в близкое от полюса положение в любом случае в тот момент, когда ролик еще контактирует с направляющим рельсом при большом фрикционном замыкании и поэтому развивает значительные реактивные силы без проскальзывания, подобно тому, как ролик сначала отжал бы направляющую кулису в положение покоя и таким образом лишился бы, по меньшей мере, частично трения сцепления на направляющем рельсе еще до завершения отжатия и до достижения близкого от полюса положения, в котором электромагнит может надежно произвести захват.
Оптимальным вариантом развития предусматривается, чтобы прорезь была выполнена и расположена наискось таким образом, чтобы ролик в направляющей кулисе занимал или заводился (преимущественно под действием пружины) в более удаленное от направляющего рельса положение, как только ролик выйдет из контакта с направляющим рельсом. Такой вариант выполнения является оптимальным в связи с тем, что в данном случае расстояние, на котором ролик может удерживаться от направляющего рельса в положении покоя, не ограничивается длиной пути (хода), на которую может перемещаться направляющая кулиса перпендикулярно направляющему рельсу. Максимальное расстояние между роликом и направляющим рельсом и ход направляющей кулисы здесь не взаимосвязаны.
Согласно другому предпочтительному варианту выполнения предусматривается, чтобы боковая поверхность клинового зазора со стороны тела сжатия между направляющим рельсом и этим телом была образована рабочей поверхностью с расположенной приблизительно посередине канавкой для размещения поверхности трения ролика, чтобы ролик содержал с обеих сторон своей поверхности трения ступенчатые, взаимодействующие с рабочей поверхностью буртики и чтобы канавка, поверхность трения, буртики и рабочая поверхность были выполнены и согласованы между собой таким образом, чтобы ролик заходил в клиновой зазор, в котором он катится своей поверхностью трения по направляющему рельсу и канавке, и приходил в конечное положение в клиновом зазоре, вращаясь при этом с большим трением, причем своей поверхностью трения он перемещается по направляющему рельсу, а буртики - по рабочей поверхности, при этом для поверхности трения имеется со стороны канавки, по меньшей мере, достаточный свободный ход.
Выполненное таким образом тормозное или ловильное устройство работает не только точно, но и с чрезвычайно слабым износом, так как поверхность трения ролика взаимодействует только с телом сжатия для заведения ролика в клиновой зазор. После занятия роликом своего положения максимального тормозного и ловильного эффекта действие поверхности трения ролика прекращается на стороне тела сжатия. Вместо этого теперь трение создается контактом между буртиками ролика и телом сжатия, точнее, его предусмотренными для этого рабочими поверхностями. Буртики ролика выполнены гладкими. Таким способом обеспечивается торможение или улавливание со значительно меньшим износом, так как исключается положение, при котором поверхность трения ролика буквально фрезерует тело сжатия или даже срезает его. Поэтому такое тормозное или ловильное устройство предназначено не только для применения в аварийных случаях, но и для решения многих других задач, например, для предупреждения самопроизвольного движения кабины с места остановки или для обеспечения зон обслуживания путем целенаправленного блокирования кабины на направляющих рельсах выше приямка шахты или ниже головной части шахты. Именно при использовании такого тормозного или ловильного устройства присутствует настоятельная потребность в возможности дистанционного приведения в действие тормозного или ловильного устройства, но в одинаковой степени и в дистанционном выведении из активного состояния, причем ролик тормозного или ловильного устройства деблокируется при движении кабины лифта в обратном направлении, после чего тормозное или ловильное устройство дистанционно снова приводится в свое положение готовности.
Еще одним оптимальным вариантом выполнения предусматривается, чтобы тело сжатия охватывало направляющий рельс сзади или чтобы по существу только эластичность тела сжатия определяла величину эффективных при торможении и улавливании сил трения. Таким образом, становится возможным отказаться от необходимых до настоящего времени индивидуальных пружинных элементов для предварительного напряжения зажимного элемента или тормозного ролика. Поскольку тело сжатия, в противоположность винтовым пружинам и пр., не подвержено значительному риску разрушения и усталости, то возрастает эксплуатационная надежность тормозного или ловильного устройства, что важно именно тогда, когда тормозное или ловильное устройство приводится в действие не только в аварийных случаях, но и регулярно при нормальном режиме работы лифта.
Другим оптимальным вариантом выполнения предусматривается, чтобы тело сжатия располагалось на кабине лифта плавающим способом. Таким образом, тормозное или ловильное устройство автоматически будет устанавливаться по отношению к направляющему рельсу, наподобие тому, как это известно из автомобильной области в отношении дискового тормозного механизма с плавающей скобой.
Другие преимущества и варианты выполнения приведены в примере выполнения, поясняемого фигурами. При этом изображено на:
фиг.1 - конструктивное выполнение элементов демонтированной направляющей кулисы, создающих тормозное или ловильное усилие, первый пример выполнения, предусматривающий двустороннее действие,
фиг.2 - вид спереди с сечением по А-А на первый пример выполнения на фиг.1,
фиг.3 - первый пример выполнения на фигурах 1 и 2 с установленной направляющей кулисой,
фиг.4-7 - изображенный на фигурах 1-3 первый пример выполнения на разных стадиях после развозбуждения электромагнита, захватившего направляющую кулису,
фиг.8 - второй пример выполнения тормозного или ловильного устройства одностороннего действия, согласно изобретению.
Элементы, образующие собственно тормозное или ловильное усилие, изображены на фиг.1 и 2 (в демонтированном состоянии направляющей кулисы). Эти элементы содержат тело сжатия 1, которое закреплено на кабине лифта (не показана) с возможностью плавания с помощью двух стальных полос 2, которые прочно закреплены на кабине и содержат блокировочные канавки 3. Тело сжатия выполнено из определенного, сильно пружинящего материала, такого, как обычно применяемые для изготовления пружинных элементов улучшенные стали. Здесь это тело имеет приблизительно коробчатый профиль с разрезом и охватывает предназначенные для торможения противолежащие поверхности направляющего рельса с обеих сторон, как показано на фиг.1.
На фиг.2 изображен продольный разрез с частичным левосторонним вырезом по А-А на фиг.1 (с незначительным увеличением).
На левой стороне 1 li тела сжатия 1 расположена не показанная на фиг.1 тормозная накладка 5. Правая сторона 1 re тела сжатия 1 образует вместе с не показанной на фиг.2 поверхностью направляющего рельса два клиновых зазора. В них может заходить ролик 6 и создавать тормозящий или ловильный эффект по отношению к направляющему рельсу. Нижний клиновой зазор служит для торможения в случае высокой скорости движения вверх. Верхний клиновой зазор выполнен таким образом, что он обеспечивает улавливание кабины при высокой скорости ее движения вниз.
Расположенная на стороне тела сжатия между направляющим рельсом и этим телом боковая поверхность каждого из клинового зазоров образована рабочей поверхностью 7. Эта рабочая поверхность 7 содержит канавку 8, выполненную приблизительно по ее середине.
Выполненное таким образом тормозное или ловильное устройство работает таким образом, что ролик при первом своем контакте с клиновым зазором, с одной стороны, катится своей стороной трения 9 по направляющему рельсу 4 и, с другой стороны, своей стороной трения 9 - по дну канавки 8. Таким образом он перемещается вглубь клинового зазора в случае торможения или улавливания кабины лифта при движении вниз, например, в направлении, показанном стрелкой на фиг.2.
Канавка 8, поверхность трения 9, буртики 11 и рабочая поверхность 7 выполнены и согласованы между собой таким образом, что ролик 8 после достижения концевого участка в клиновом зазоре своей поверхностью трения 9 только прилегает к рельсу и более не располагается на дне канавки 8. Своими буртиками 11 ролик 6 катится на этой стороне по участкам рабочей поверхности 7, расположенным слева и справа от канавки 8. За счет этого предупреждается положение, при котором поверхность трения 9 буквально фрезерует в концевом участке 10 дно канавки 8, заедает и даже повреждается. Собственно тормозное или ловильное устройство функционирует при слабом износе.
Оба клиновых зазора имеют такие размеры и так согласованы с роликом и фрикционными свойствами направляющего рельса, что после торможения или улавливания ролик высвобождается и кабина движется на некоторое расстояние в противоположном направлении, в результате чего ролик перемещается назад по клиновому зазору до выхода из него.
На фиг.3 показано в полностью собранном виде тормозное или ловильное устройство. Оно состоит из показанного на фиг.1 тела сжатия и ролика, при этом тело сжатия выполнено аналогично подробному изображению на фиг.2. На теле сжатия 1 расположена кулиса 12. Эта кулиса 12 установлена на теле сжатия 1 с возможностью поворота в точке 13, т.е. она является относительно подвижной по отношению к телу сжатия 1 и направляющему рельсу 4. На другом конце кулиса предварительно нагружена нажимной пружиной 15 в сторону направляющего рельса 4, установленной на другом конце на держателе 14 с жестким корпусом.
Прочно закрепленный на теле сжатия держатель 14 содержит электромагнит 16. При электрическом возбуждении этот электромагнит 16 притягивает своим полюсом 17а магнитную пластину 17, являющуюся составной частью направляющей кулисы 12. Полюс электромагнита удерживает таким образом направляющую кулису 12 в удаленном от направляющего рельса положении, в котором ролик в случае вызванных сотрясениями или иными причинами движений кабины в направлении, поперечном ее собственному направлению движения, в любых условиях не приходит в контакт с направляющим рельсом.
В направляющей кулисе 12 выполнена прорезь 18 для направления и блокирования ролика. Дополнительно предусмотрено наличие пружины 19, шарнирно сочлененной на обоих концах и выполненной преимущественно в виде натяжной пружины. Эта пружина воздействует на одном своем конце на направляющую кулису и на своем другом конце на ось ролика 6. Пружина предназначена для подачи ролика, не находящегося во взаимодействии с направляющим рельсом, в углубление, служащее стопорной поверхностью для ролика и выполненное на удаленной от направляющего рельса боковой стороне прорези 18. Пружина 18 выполнена такой, что, с одной стороны, она в состоянии создавать требуемое усилие удержания и, с другой стороны, является достаточно податливой для того, чтобы ощутимо не препятствовать движению ролика по прорези или клиновому зазору. Как легко можно видеть на фиг.3, прорезь 18 располагается в обоих направлениях от стопорного положения на боковой стороне, обращенной от направляющего рельса.
Функция тормозного или ловильного устройства поясняется на примере фиг.4-7 для того случая, когда тормозное или ловильное устройство приводится в действие или снова отключается в случае превышения скорости движения кабины лифта вниз.
Фиг.4 соответствует фиг.3 с той лишь разницей, что на ней показана только расположенная на правой стороне рельса часть тормозного или ловильного устройства.
Как только ограничитель скорости (не показан), который может быть любого типа, регистрирует превышение скорости движения кабины лифта вниз, он подает соответствующий сигнал в управляющее устройство лифта, это же происходит и в случае непроизвольного движения кабины с места остановки. Этому же соответствует и произвольная команда управляющего устройства лифта на срабатывание, например, с целью обеспечения временного укрытия. Во всех этих случаях управляющее устройство лифта развозбуждает электромагнит 16, который теряет свою способность к удержанию. После этого под действием нажимной пружины 15 кулиса 12 поворачивается вокруг своей точки 13 в сторону от полюса 17а электромагнита и занимает удаленное от него положение, показанное на фиг.5, в этом положении имеется широкий воздушный зазор между полюсом 17а электромагнита 16 и магнитной пластиной 17, являющейся составной частью кулисы 12. При этом электромагнит 16 выполнен таким, что даже в том случае, когда он был бы снова возбужден в логическую секунду, как показано на фиг.5 (т.е. в том случае, когда ролик приходит в контакт с направляющим рельсом, но еще значительно не смещается), он не в состоянии снова захватить направляющую кулису 12 через крупный воздушный зазор между нею и полюсом 17а.
Нажимная пружина 15 выполнена такой, что направляющая кулиса 12 нажимает на направляющий буртик 20 ролика 6 через удаленную от направляющего рельса боковую сторону 18f прорези 18. Таким образом, ролик 6 прижимается своей поверхностью трения 9 к направляющему рельсу 4. Ролик 6 катится своей поверхностью трения 9 по направляющему рельсу 4, а его направляющие буртики 20 - по удаленной от направляющего рельса боковой поверхности 18f прорези. При этом понятие «катиться» употребляется, как правило, так, что в виду имеется не исключительно академическое точное значение, а предполагается комбинированное движение скольжения и перекатывания для достижения требуемого в данном случае эффекта, т.е. ролик перемещается вдоль прорези в направлении к клиновому зазору (в данном случае вверх).
Тормозное или ловильное устройство выполнено таким образом, что прорезь располагается и взаимодействует с роликом так, что своим направляющим буртиком (предпочтительно увеличивающим трение, например, за счет рифления) ролик давит на боковую сторону прорези и в результате отжимает направляющую кулису 12 при последующем движении ролика в направлении к клиновому зазору с преодолением действия пружины 15 из ее начального, удаленного от полюса положения в близкое от него положение. Близкое к полюсу положение идеально соответствует упору направляющей кулисы 12 или ее магнитной пластины 17 в полюс 17а электромагнита 16. В качестве альтернативы (не показано) прорезь 18 может располагаться также таким образом, что близкое к полюсу положение направляющей кулисы 12 не совпадет с положением упора в электромагнит 16, и в близком к полюсу положении будет сохраняться небольшой воздушный зазор, размер которого настолько незначителен, что сила притяжения снова возбужденного электромагнита 16 будет достаточной для притяжения магнитной пластины 17 в положение упора в полюс 17а. За счет этого достаточно просто достигается положение, при котором впоследствии не произойдет заклинивания направляющей кулисы 12 по отношению к принудительно перемещаемому в клиновом зазоре ролику 6.
Через короткое время ролик поступает на вход клинового зазора, т.е. на тот его участок, который является настолько узким, что происходит непосредственный контакт между поверхностью трения 9 и расположенной на стороне тела сжатия боковой стороной клинового зазора. Это положение показано на фиг.6. Направляющая кулиса 12 к этому моменту уже отжата в ее близкое от полюса положение.
В показанный на фиг.6 момент условия трения и перекатывания изменяются. Поверхность трения 9 ролика 6 приходит в этот момент в плотный контакт с дном канавки 8, в результате чего ролик 6 перекатывается своей одной поверхностью трения 9 на одной стороне по направляющему рельсу и на другой стороне - своей другой поверхностью трения 9 по дну канавки 8. Таким образом ролик 6 углубляется в клиновой зазор между направляющим рельсом 4 и буртиками 11 или канавкой 8. Участок прорези 18, находящийся в зоне клинового зазора, выполнен и расположен наискось таким образом, что при последующем движении ролика 6 по клиновому зазору не происходит сколько-нибудь ощутимого заклинивания направляющей кулисы 12 по отношению к электромагниту 16, тем не менее направляющая кулиса 12 удерживается, по меньшей мере, в своем близком от полюса положении, хотя электромагнит 16 снова и не возбужден.
Как уже было отмечено, ролик 6 перемещается дальше по клиновому зазору. Наконец он достигает изображенное на фиг.7 положение. В этом случае снова происходит смена условий перекатывания и трения. Теперь ролик 6 перекатывается на одной стороне своей поверхностью трения 9 по рельсу 4 и на второй стороне своими буртиками 20 по участкам рабочей поверхности 11 слева и справа от канавки, в результате чего происходит устойчивое трение и достигается, в зависимости от выполнения клинового зазора и тела сжатия, требуемый эффект торможения или улавливания.
Не показанное подробно высвобождение ролика 6 из изображенного на фиг.7 положения достигается за счет того, что кабина лифта поднимается, по меньшей мере, на некоторое расстояние больше, чем необходимо. Благодаря соответствующему выполнению клинового зазора, ролика и тела сжатия ролик перемещается обратно по клиновому зазору в направлении к его выходу. В это время электромагнит снова возбуждается и удерживает направляющую кулису 12, одновременно снова замыкается предохранительный контур, который до этого был разомкнут. Как только ролик перестает взаимодействовать с клиновым зазором, он перемещается по оставшейся части пути прорези 18 пружиной растяжения 19 в свое положение покоя. При своем движении по прорези 10 он теряет контакт с направляющим рельсом 4.
В целом необходимо отметить, что задачей изобретения предпочтительно является такое выполнение прорези 18 и такое ее взаимодействие с роликом 6, чтобы ролик 6 мог отжать направляющую кулису 12 в близкое от полюса положение в тот момент, когда ролик 6 достигает выход клинового зазора. Удерживает ли ролик 6 направляющую кулису 12 на протяжении всего пути ее перемещения в клиновом зазоре постоянно в близком от полюса положении, это имеет уже второстепенное значение. В принципе является возможным, но не является полностью оптимальным положение в виду опасности неконтролируемого проскальзывания ролика 6, который более не прижат в клиновом зазоре, при котором ролик 6 отжимает направляющую кулису 12 на ее обратном пути между выходом клинового зазора и ее положением покоя в близкое от полюса положение (не показано).
Следует также отметить, что тело сжатия 1 снабжено в местах, на которых буртики перемещаются по обоим участкам рабочих поверхностей 7, вставкой 21 из антифрикционного материала. Таким образом, достигается не только заданное трение и снижение износа, но и прежде всего обеспечивается возможность упрощенного ремонта тормозного или ловильного устройства, что имеет определенное значение при пользовании во время отсутствия крупных аварий.
Наконец на фиг.8 показан второй пример выполнения тормозного или ловильного устройства однонаправленного действия, клиновой зазор которого выполнен таким образом, что происходит улавливание устройства (при соответственно выполненном клиновом зазоре или при ослаблении тела сжатия, вызванного расположенной на соответствующем месте прорези, возможно также только торможение). Кулиса 12 и ее взаимодействие с роликом 6 или клиновым зазором являются в принципе одинаковыми с тем, как это описано выше для тормозного или ловильного устройства двустороннего действия.