一种既有建筑用外加式电梯系统及其控制方法与流程

本发明属于既有建筑改造技术领域，具体涉及一种既有建筑用外加式电梯系统及其控制方法。

背景技术：

我国的住宅建筑以前大部分都是1～6层的低层无电梯建筑，只有近些年新开发的住宅建筑才是带电梯的小高层和高层建筑。随着我国老龄化社会快速来临，迫切需要对上述老式的低层建筑加以改造，尤其是需要对这些低层建筑加装电梯，以适应老年居民等行动不便者的上、下楼需求。老式底层建筑建造年代较久，且建筑多为砖混结构，建筑内居住的居民户数多，整幢建筑只有楼梯间是属于公共区域，故只能在原楼梯间位置分单元加装，即一个单元在楼梯间外侧加装一部外加式电梯。又由于一般的楼梯结构为双跑剪刀梯为多，此种楼梯靠近外墙的有一个层间休息平台，容易与外加电梯相连接，故目前常用楼梯间内的层间休息平台作为上、下电梯的过渡区。上述外加式电梯的安装方式，虽然使得外加电梯与原结构的连接十分方便，对原建筑结构的改动最少，加装电梯的成本也较低，但有个问题无法解决，就是在任何一层的电梯上、下的人员均需要先到达层间休息平台，再利用原楼梯上或下半层才能到达位于楼层平台处的住户门口；对于一般的健康人是问题不大，但对于老年人甚至需要依靠轮椅或担架行动的动作不便人士而言，半层楼梯都会极大的增加他们的爬楼强度，从而给他们的日常生活造成严重困扰。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种结构简洁且构造紧凑合理的既有建筑用外加式电梯系统，其既可满足在层间休息平台快速上下人员，也可满足老年人甚至需要依靠轮椅或担架行动的动作不便人士在楼层平台处直接上、下电梯，使本发明可以最大限度满足各类人员的需求；本发明的另一个目的是提供一种基于上述既有建筑用外加式电梯系统的控制方法，从而具体化的解决人员的上、下电梯需求。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种既有建筑用外加式电梯系统，包括电梯间以及布置于电梯间内且可相对电梯间产生升降动作的升降电梯，其特征在于：至少在升降电梯的一侧处布置轴线水平的回转盘，回转盘通过第一铅垂铰接轴铰接配合有伸缩式长廊桥，回转盘产生转动动作可带动伸缩式长廊桥产生平行升降电梯的人员进出方向的摆动动作；所述第一铅垂铰接轴的轴线平行伸缩式长廊桥的伸缩方向，本系统还包括用于驱动伸缩式长廊桥产生绕第一铅垂铰接轴的铰接动作的驱动组件。

优选的，所述伸缩式长廊桥包括直接配合在回转盘上的固定段以及相对固定段产生伸缩动作的延伸段；所述固定段搭靠在楼梯间圈梁处，而延伸段相对固定段延伸后最终搭靠在楼层平台梁处；所述固定段包括固定桁架以及铺设在固定桁架上的第一平台板，延伸段包括延伸桁架及铺设在延伸桁架上的第二平台板；所述固定桁架与延伸桁架形成同轴套管式的套接配合关系，并依靠伸缩模组驱动从而产生两者的相对伸缩动作。

优选的，当固定段在回转盘驱动下搁置在既有建筑的楼梯间圈梁处时，此时伸缩式长廊桥面位于铅垂面上，所述第一铅垂铰接轴位于固定段的尾端下部处；伸缩式长廊桥还包括轴线铅垂布置的连接部，所述连接部的两端分别沿铅垂向反向延伸，并与固定段的首端或延伸段的上沿之间构成固接配合，同时与延伸段的上沿或固定段的首端间构成导向方向为平行延伸段动作方向的导轨配合。

优选的，所述连接部为升降式活塞缸；所述伸缩模组为牵引绳组或直线伸缩缸或齿轮齿条直线驱动模组。

优选的，所述驱动组件包括第一液压缸，所述第一液压缸的一端铰接于回转盘处固定板上，另一端向伸缩式长廊桥的铰接点处延伸并与之构成铰接配合，伸缩式长廊桥上的所述铰接点与所述第一铅垂铰接轴之间存有便于伸缩式长廊桥产生铰接动作的间距。

优选的，本系统还包括固定式短廊桥，所述固定式短廊桥包括短桁架以及铺设在短桁架上的第三平台板，所述短桁架的首端构成用于搭靠在楼梯间圈梁上的搭靠端；固定式短廊桥与伸缩式长廊桥在回转盘上呈180°分布；当固定式短廊桥在回转盘驱动下搁置在既有建筑的楼梯间圈梁处时，此时固定式短廊桥面位于铅垂面上，短桁架尾端下部通过第二铅垂铰接轴铰接在回转盘处固定板上；本系统还包括用于驱动固定式短廊桥产生绕第二铅垂铰接轴的铰接动作的第二液压缸，第二液压缸的一端铰接于回转盘处固定板上，另一端向固定式短廊桥的配合点处延伸并与之构成铰接配合，固定式短廊桥上的所述配合点与所述第二铅垂铰接轴之间存有便于固定式短廊桥产生铰接动作的间距。

优选的，所述固定式短廊桥的首端通过铰接座铰接有搭接桁架，当固定式短廊桥在回转盘驱动下搁置在既有建筑的楼梯间圈梁处时，此时固定式短廊桥面位于铅垂面上，铰接座轴线位于水平状态，并依靠衔接固定式短廊桥与搭接桁架的搭接液压缸驱动而产生搭接桁架的俯仰动作；所述搭接桁架的首端布置有防撞轮。

优选的，所述电梯间内壁处布置铅垂导向轨，铅垂导向轨处加装电磁单元，所述升降电梯处布置在常态下处于回缩状态的伸缩定位销；升降电梯沿铅垂导向轨行进至指定楼层时，电磁单元动作可吸附伸缩定位销伸出，并卡入铅垂导向轨上预设的定位孔内。

优选的，以伸缩式长廊桥、固定式短廊桥及回转盘形成一组廊桥单元，所述廊桥单元为两组且对称分布在升降电梯两侧处。

优选的，一种应用所述的既有建筑用外加式电梯系统的控制方法，其特征在于：

当人员需进入第{i-0.5}层时{i为整数}，步骤如下：

1)进入电梯后，在电梯内选择所要去的楼层平台，也即第{i-0.5}层楼层平台；

2)电梯控制单元将升降电梯提升至第{i-0.5}层楼层平台处停靠；

3)电梯控制单元控制电磁铁产生吸力，使得伸缩定位销卡入定位孔内，从而固定升降电梯；

4)回转盘开始动作，带动固定式短廊桥逆时针旋转90°至水平竖立状态；当固定式短廊桥产生旋转动作时，搭接桁架在搭接液压缸动作下预先作铰接动作以避让开楼梯间圈梁，并在越过楼梯间圈梁后重新复位以便由上而下的搁置在楼梯间圈梁上；

5)第二液压缸动作，驱动固定式短廊桥产生沿第二铅垂铰接轴的翻转动作，使得固定式短廊桥被平放在楼梯间圈梁上；

6)探测传感器检查廊桥架设完好后，向电梯控制单元发出信号，电梯门打开，人员通过固定式短廊桥进入第{i-0.5}层楼层平台；

7)再次起动探测传感器，检查廊桥无人和物后，向电梯控制单元发出收桥信号以便收起廊桥，回转盘顺时针旋转90°并带动固定式短廊桥恢复至初始的铅垂竖立状态；

当人员需进入第i层时{i为整数}，步骤如下：

1)进入电梯后，在电梯内选择所要去的层间休息平台，也即第i层层间休息平台；

2)电梯控制单元将升降电梯提升至第i层层间休息平台处停靠；

3)电梯控制单元控制电磁铁产生吸力，使得伸缩定位销卡入定位孔内，从而固定升降电梯；

4)回转盘开始动作，带动伸缩式长廊桥顺时针旋转90°至水平竖立状态并由上而下的搁置在外层的楼梯间圈梁上；

5)延伸段开始相对固定段产生伸出动作，直至延伸段首端搁置在内层的楼层平台梁上；

6)第一液压缸动作，驱动伸缩式长廊桥产生沿第一铅垂铰接轴的翻转动作，使得伸缩式长廊桥被平放在楼梯间圈梁及楼层平台梁上；

7)探测传感器检查廊桥架设完好后，向电梯控制单元发出信号，电梯门打开，人员通过伸缩式长廊桥进入第i层层间休息平台；

8)再次起动探测传感器，检查廊桥无人和物后，向电梯控制单元发出收桥信号以便收起廊桥，回转盘逆时针旋转90°并带动伸缩式长廊桥恢复至初始的铅垂竖立状态。

本发明的有益效果在于：

1)、本发明打破了传统针对既有建筑的外加式电梯“必须一层一停”的技术枷锁，转而采用了“可0.5层一停”的设计思路；通过回转盘的回转动作，从而实现了伸缩式长廊桥由初始的铅垂竖立到下摆至水平竖立的两段式动作状态。在伸缩式长廊桥作两段式动作后，如人员为行动不便者，需直达第{i-0.5}层处的楼层平台，可通过伸缩式长廊桥的伸长动作来弥补。最后，通过驱动组件的驱动动作，实现伸缩式长廊桥的平放操作，从而在升降电梯与对应的平台之间形成可供人员通行的廊桥。

综上，本发明依靠伸缩式长廊桥由初始到下摆到平放再到伸长的四联动动作，从而实现了对{i-0.5}层处的楼层平台也即直通用户所在层的直达效果。至此，本发明既可满足在i层层间休息平台快速上下人员，也可满足老年人甚至需要依靠轮椅或担架行动的动作不便人士在{i-0.5}层楼层平台处直接上、下电梯，使本发明可以最大限度满足各类人员的需求。

2)、伸缩式长廊桥可以有多种实现方式，比如采用上下层的双层板配合导轨结构来实现伸缩等等，本发明优选采用桁架结构，并依靠类似伸缩杆的同轴套管构造来确保延伸段相对固定段的伸缩目的。这样，一方面，桁架构造保证了整个廊桥的结构刚度，其工作可靠性、轻质性及安全性可得到显著保证；另一方面，套接式的桁架，又保证了伸缩式长廊桥的伸缩特性，一举多得。

3)、延伸段相对固定段滑动时，连接部能起到部分的导向轨的功能，从而使得延伸段的伸缩动作更为精确。实际上，连接部甚至可直接使用升降式活塞缸，这样，一方面可利用其导向轨特性来保证延伸段的稳定导向动作；另一方面，当延伸段伸缩时，连接部先通过自身回程动作稍稍抬起延伸段，之后再依靠伸缩模组带动端部已经抬升的延伸段产生伸缩动作，这样，延伸段由于端部脱离了固定段的配合面，导致其摩擦力更小，更利于被拖拽并产生伸缩动作。

4)、对于伸缩模组而言，其可以为牵引绳组或直线伸缩缸或齿轮齿条直线驱动模组。牵引绳组，顾名思义，即是以多个变向轮和对应的牵引绳牵引，从而驱动对应桁架产生伸缩动作。直线伸缩缸及齿轮齿条直线驱动模组均为直线驱动件，也能保证伸缩式长廊桥的可控伸缩动作。

5)、伸缩式长廊桥产生的是由初始到下摆到平放再到伸长的四联动动作，而其在产生平放动作时，动力来源来自第一液压缸。一旦伸缩式长廊桥下摆并伸长到位后，第一液压缸动作，伸缩式长廊桥平放，即可在升降电梯与对应的平台之间形成可供人员通行的廊桥。

6)、由上述结构可以看出，虽然伸缩式长廊桥可实现任意的0.5层的平台停放效果，但是由于其自身动作相对较多，会增加升降电梯的平均占用时间，一定程度上降低了上下楼的效率。因此，对于一般的有自由行动能力的人员，本发明额外提供了固定式短廊桥，作为直达i层的休息平台的快速通行手段。固定式短廊桥的构造与伸缩式长廊桥几乎一致，区别仅在于固定式短廊桥为固定长度，不可伸缩，使用时直接搭在第i层休息平台处的楼梯间圈梁上即可，使用极为灵活方便，升降电梯的使用效率也能得到明显提升。

7)、考虑到固定式短廊桥与伸缩式长廊桥分置在回转盘的轴线两侧，因此，固定式短廊桥在作90°上摆动作时，必然容易与楼梯间圈梁间产生碰撞干涉状况。该种碰撞干涉状况，可以适当增大固定式短廊桥的安装高度，并在固定式短廊桥摆动至楼梯间圈梁上后，在略微下降升降电梯，使得固定式短廊桥由上而下搁置在楼梯间圈梁上。当然，上述手段较为麻烦，本发明提供了一种配合方式，也即采用搭接桁架来作为延伸结构，每当固定式短廊桥在作90°上摆动作时，搭接液压缸动作驱使搭接桁架动作从而避让开楼梯间圈梁；而当固定式短廊桥越过楼梯间圈梁后，搭接液压缸再作回程动作从而复位搭接桁架位置，即可通过搭接桁架来实现固定桁架与楼梯间圈梁的便捷连接目的。

8)、无论是伸缩式长廊桥还是固定式短廊桥，当在回转盘驱动下产生沿铅垂面的摆动动作时都会形成悬臂梁，此时升降电梯作为悬浮件有可能存在摇摆状况，影响人员体验。因此，本发明还提供了一种临时固定结构，也即一旦升降电梯升降到位，即依靠电磁单元吸附伸缩定位销，此时伸缩定位销被吸入定位孔内，从而实现整个升降电梯相对电梯间的临时固定功能。当相应廊桥复位后，电磁单元失电，升降电梯即脱离约束正常升降，动作显然极为灵活，安全性也能得到有效保证。

9)、值得注意的是，初始状态下，伸缩式长廊桥与固定式短廊桥由于均为悬臂结构，如何保证升降电梯正常升降成为难题，本发明通过将两者分置在回转盘的轴线两侧，可保证升降电梯的受力均衡性。此外，以伸缩式长廊桥、固定式短廊桥及回转盘形成一组廊桥单元，所述廊桥单元为两组且对称分布在升降电梯两侧处，可进一步保证升降电梯的升降可靠性。

附图说明

图1为本发明的工作状态示意图；

图2为伸缩式长廊桥的其中一种实施例的结构示意图；

图3为固定式短廊桥的其中一种实施例的结构示意图；

图4为伸缩式长廊桥由水平竖立状态转为平放状态时的动作示意图；

图5为固定式短廊桥由平放状态回复至水平竖立状态时的动作示意图。

本发明各标号与部件名称的实际对应关系如下：

a-楼层平台梁b-楼梯间圈梁c-楼层平台d-层间休息平台

10-电梯间11-铅垂导向轨

20-升降电梯30-回转盘

31-第一铅垂铰接轴32-第二铅垂铰接轴33-固定板

40-伸缩式长廊桥41-固定段41a-固定桁架

42-延伸段42a-延伸桁架43-连接部

44-第一液压缸44a-铰接点

50-固定式短廊桥51-短桁架52-第二液压缸53-配合点

54-铰接座55-搭接桁架56-搭接液压缸57-防撞轮

具体实施方式

为便于理解，此处结合图1-5，对本发明的具体结构及工作方式作以下进一步描述：

本发明的具体结构如图1-5所示，其主要结构包括布置在既有建筑外的电梯间10以及位于电梯间10内的升降电梯20。其中：

如图1所示的优选状态下，升降电梯20两侧分别布置一组廊桥单元，每组廊桥单元包括一组以动力电机或其他动力源驱动回转的回转盘30、一组用于专门实现对第{i-0.5}层楼层平台c的停靠搭接功能的伸缩式长廊桥40，以及一组专门实现对第i层层间休息平台d的停靠搭接功能的伸固定式短廊桥50。装配时，伸缩式长廊桥40及固定式短廊桥50分别布置在回转盘30的轴线两侧，从而形成180°分布；工作时，伸缩式长廊桥40与固定式短廊桥50择一使用。

回转盘30与升降电梯20一起在铅垂导向轨11上滑动，通过如电磁铁等电磁单元对伸缩定位销的吸附功能，可实现升降电梯20与电梯间10处铅垂导向轨11的固定效果，进而实现升降电梯20在指定层的停靠目的。在楼梯休息平台侧墙和楼层平台c下楼梯侧墙面上，需安装楼梯上下信息安扭，以供人员上下楼发信号之用。

由于整个电梯系统运行的控制需要考虑两个方面，一个是电梯内人员的需求控制，一个是电梯外人员的需求控制。由于既有建筑加装电梯主要是为了解决老年人等行动不便人士的上、下楼梯问题，同时还有兼顾楼梯间的日常用途，所以上述的外挂廊桥显然不能长时间留在楼梯间内，尤其是较长廊桥也即伸缩式长廊桥40在使用完毕后需要尽快撤除，以保证楼梯间的日常上、下使用。为了能及时将外挂廊桥建立和撤除，可在升降电梯20的两组回转盘30上设置廊桥控制系统，从而保证相应廊桥的下摆、伸长及平放目的。

对于固定式短廊桥50而言，其长度l是固定的，对于每个楼，这是一个确定的值，一般也不太长，不超过3m。伸缩式长廊桥40的长度是l+h，也即固定段41长度为l，延伸段42长度为h。延伸段42长度较大，但同一幢楼基本是一致的，一般不超过6m，故设计时可做成恒定长度。使用时，如图1及图3所示，固定式短廊桥50直接从升降电梯20两侧边转动90°，并利用搭接桁架55、铰接座54、搭接液压缸56的彼此配合从而搁置在楼层间圈梁b上。对于伸缩式长廊桥40，分成两段，其中固定段41与固定式短廊桥50是一样的，从电梯两侧边转动90°搁置在楼层间圈梁b上，对于延伸段42，它是套在固定段41内的。对于图2所示的具体实施例，用于驱动延伸段42伸缩的伸缩模组为牵引绳组，也即用牵引绳将延伸段42、固定段41及相应的变向轮相连，动力来源可以与回转盘30同源，也可以单独设计动力源。在图2中，a点为锁绳点，b点与c点为两组变向轮，通过动力源的驱动拉拽一段牵引绳，该段牵引绳经由c点、b点后拉拽a点，即可实现延伸段42的伸出功能；而当动力源反向转动时，可通过另一段牵引绳直接横向拉拽a点，可实现延伸段42相对固定段41的回缩功能。当然，实际使用时，牵引绳也可以使用闭合钢丝绳代替，只需确定好锁绳点即可。

无论是固定式短廊桥50还是伸缩式长廊桥40，其均为简单的桁架结构配合相应的平台板构成。如伸缩式长廊桥40包括由固定桁架41a与第一平台板构成的固定段41和延伸桁架42a与第二平台板构成的延伸段42，而固定式短廊桥50由短桁架51和第三平台板构成。桁架结构保证了相应廊桥的工作刚度和可靠性，同时自身质量又得到了显著降低，使用可靠稳定。实际工作时，上述桁架的下摆动作依靠回转盘30实现。对于伸缩式长廊桥40，则还需依靠伸缩模组来实现伸缩功能。在如图4-5所示的平放及回收动作中可看出：不需要廊桥时，廊桥是处于铅垂竖立状态并紧贴在升降电梯20两侧的；当需要时，两侧铅垂竖立的廊桥先通过回转盘30下摆至如图5所示的水平竖立状态。之后，如图4所示的通过第一液压缸44或第二液压缸52绕相应的铅垂铰接轴拉下，可将对应廊桥转动90°平放后铺成一个完整的廊桥；当廊桥用完后，第一液压缸44或第二液压缸52反向供油，将廊桥结构回转90°，使得廊桥先恢复成水平竖立状态，再转为铅垂竖立状态。上述所有液压缸的液压系统均由升降电梯20上的油泵及控制系统集中自动控制。

此外，无论是伸缩式长廊桥40还是固定式短廊桥50，当在回转盘30驱动下产生沿铅垂面的摆动动作时都会形成如图2-3所示的悬臂梁，此时升降电梯20作为悬浮件都有可能存在摇摆状况，影响人员体验。因此，本发明还提供了一种临时固定结构，也即一旦升降电梯20升降到位，即可依靠电磁单元吸附伸缩定位销，此时伸缩定位销被吸入定位孔内，从而实现整个升降电梯20相对电梯间10的临时固定功能。当相应廊桥复位后，电磁单元失电，升降电梯20即脱离约束正常升降，动作显然极为灵活，安全性也能得到有效保证。

鉴于本发明外加电梯的控制比一般电梯的控制更复杂，除了一般电梯的控制要求外，还需满足相应的控制要求，此处给出本发明具体的控制步骤如下：

当人员需进入第{i-0.5}层时{i为整数}，步骤如下：

1)进入电梯后，在电梯内选择所要去的楼层平台c，如第{i-0.5}层楼层平台c；

2)电梯控制单元将升降电梯20提升至第{i-0.5}层楼层平台c处停靠；

3)电梯控制单元控制电磁铁产生吸力，使得伸缩定位销卡入定位孔内，从而固定升降电梯20；

4)回转盘30开始动作，带动固定式短廊桥50逆时针旋转90°至如图5所示的水平竖立状态；当固定式短廊桥50产生旋转动作时，搭接桁架55在搭接液压缸56动作下预先作铰接动作以避让开楼梯间圈梁b，并在越过楼梯间圈梁b后重新复位以便由上而下的搁置在楼梯间圈梁b上；

5)第二液压缸52动作，驱动固定式短廊桥50产生沿第二铅垂铰接轴32的翻转动作，使得固定式短廊桥50参照图4所示的被平放在楼梯间圈梁b上；

6)探测传感器检查廊桥架设完好后，向电梯控制单元发出信号，电梯门打开，人员通过固定式短廊桥50进入第{i-0.5}层楼层平台c；

7)再次起动探测传感器，检查廊桥无人和物后，向电梯控制单元发出收桥信号以便收起廊桥，回转盘30顺时针旋转90°并带动固定式短廊桥50恢复至如图1所示的初始的铅垂竖立状态；

当人员需进入第i层时{i为整数}，步骤如下：

1)进入电梯后，在电梯内选择所要去的层间休息平台d，如第i层层间休息平台d；

2)电梯控制单元将升降电梯20提升至第i层层间休息平台d处停靠；

3)电梯控制单元控制电磁铁产生吸力，使得伸缩定位销卡入定位孔内，从而固定升降电梯20；

4)回转盘30开始动作，带动伸缩式长廊桥40顺时针旋转90°至水平竖立状态并由上而下的搁置在外层的楼梯间圈梁b上；

5)延伸段42开始相对固定段41产生伸出动作，直至延伸段42首端搁置在内层的楼层平台梁a上；

6)第一液压缸44动作，驱动伸缩式长廊桥40产生沿第一铅垂铰接轴31的翻转动作，使得伸缩式长廊桥40被平放在楼梯间圈梁b及楼层平台梁a上；

7)探测传感器检查廊桥架设完好后，向电梯控制单元发出信号，电梯门打开，人员通过伸缩式长廊桥40进入第i层层间休息平台d；

8)再次起动探测传感器，检查廊桥无人和物后，向电梯控制单元发出收桥信号以便收起廊桥，回转盘30逆时针旋转90°并带动伸缩式长廊桥40恢复至初始的铅垂竖立状态。

当然，以上为本发明的其中一种具体的实施例。实际操作时，对作为伸缩模组的等同替换，如采用液压缸或其他结构来实现伸缩式长廊桥40的伸缩动作，或者仅采用伸缩式长廊桥40及固定式短廊桥50的其中之一来形成单独的技术方案，甚至将区别于桁架结构之外的其他构造来形成相应廊桥等等，这类在已知本发明的具体技术方案的基础上所作出的常规结构改变，均应当作为等同或相似设计而落入本发明的保护范围内。