本发明涉及一种升降机，尤其涉及一种依据空气压力使升降机车厢移动的气动操作式升降机。

在高层建筑物中，使用信道升降机的高度会由于钢索重量而受到限制。这些钢索会变得相当重，而使得升降机负载能力大大地降低，一般来说高度被限制在30层楼。为了适应此一状况，升降机系统被分割成数段上升区域，而在旁边其它电梯开始另一段上升区段的楼层处进行转换，区段的分割数目取决于结构的高度。此一系统(现有技术状态)是相当麻烦的，其使用了太多的空间，并且非常昂贵。
使用空气压力来使车厢向上及向下移动、以及在一特定例子中使一运输交通工具在一管件中移动的许多提案已被提出。
关于气动式升降机的现存专利是依据容纳有一升降机车厢的井道，其中升降机车厢通过将大量空气直接从外界抽入井道之中或者是大量的空气从井道中排出至外界中来产生移动。此一程序需要对不同气候与季节改变状况下的大量空气进行过滤，而此是不实用的、不便的、以及昂贵的。
在传统技术中此等努力成果的例子包括有Kilpatrick的美国专利第3,318,418号、Hopkins的美国专利第3,949,953号、Diggs的美国专利第4,023,500号、Sassak的美国专利第4,487,410号与美国专利第4,997,060号、以及Sors的美国专利第5,447,211号与美国专利第5,583,326号。这些装置中有些是通过一种风扇或其它机构来提供大量的空气，而使空气以高速作用在车厢底部以使车厢向上移动，并且接着以一种受控方式降低空气量，以容许车厢能够向下移动。
Sors的美国专利第5,447,211号以及美国专利第5,583,326号是依据在车厢上方产生一负压来使车厢通过真空而上升。
Sassak的美国专利第4,997,060号所揭示的是使用空气来提供一种在高建筑物中车厢自由掉落状况下的缓冲。
Diggs的美国专利第4,023,500号所关注的是其创造出一种压力差来使一乘客运送工具沿一信道进行移动。
可容易了解的是，如果空气从建筑物外部被抽入，由于空气必须进行过滤或其它处理来避免污染在建筑物中的其它部分并使空气以正常方式离开，必须使大量空气高速移入一个容纳有一升降机车厢的井道中以提供上升运动，而这是相当昂贵的。

本发明的目的是提供一种新颖的气动操作式升降机，其中升降机车厢是在一个由诸井道所构成的大致上关闭的系统中使用相同的循环空气来进行向上及向下的移动，用以使升降机车厢在向上及向下方向上移动，并且仅需要替换由于泄漏所损失的小量空气即可。
本发明的另一目的是提供一种气动操作式升降机，此种气动式升降机能够以一种相当经济的方式来加以制造，并且能够相当简单地进行操作及维修。
本发明的再一目的是提供一种气动操作式升降机，此种气动式升降机对于掉落状况而言是很安全的，并且可以被有效地用于高层建筑物之中。
本发明的又一目的是提供一种气动操作式升降机，此种气动式升降机使得大致与外界大气压力相同的空气在其中进行循环。
本发明的技术方案在于提供一种气动操作式升降机，它包括有：一伸长的垂直管状圆柱井道，它具有关闭的端部；多个位于该垂直井道中而在垂直方向上分隔的门；一个升降机车厢，它被安置在该垂直井道内，其尺寸使其对应地容纳于该垂直井道之中；一个位于该升降机车厢上的门，其可与该垂直井道中的这些门相互对准；其特点在于，该升降机还包括：另一伸长的垂直管状圆柱井道，它具有与所述安置升降机车厢的垂直井道大致上相等的容积，并且具有关闭的端部；水平延伸的交叉井道，其延伸于这些垂直井道之间而邻近于其上方与下方端部处，用以提供一种关闭的系统；密封用机构，其位于该升降机车厢的周边之上，而与相应垂直井道的内侧表面以一种密封方式相衔接；风扇机构，其位于这些交叉井道的至少一个交叉井道之中，用于使空气移动于该交叉井道的相对端部之间，用以在升降机车厢的上方及下方产生一个压力差，而使该升降机车厢能够在相应垂直井道中向上以及向下移动；位于该升降机车厢中的控制机构，其以一种操作方式连接至这些风扇机构以及这些门上，用以控制它们的操作；以及至少一个通风口，用以容许空气能够进入至这些垂直井道与这些交叉井道中的至少一个井道之中，用以补偿从这些井道处所泄漏的空气，用以将这些井道的关闭系统维持在大致上外界压力状况之下。
在前述的气动操作式升降机中，这些垂直井道的上方端部具有圆顶形的罩盖。
在前述的气动操作式升降机中，这些垂直井道具有多个长形轨道，这些长形轨道垂直地延伸并且绕着该垂直井道的内侧周边相互分隔，并且该升降机车厢的周边之中具有相对应的凹部，以便将这些轨道接纳在此等凹部之中。
在前述的气动操作式升降机中，该密封机构被设置成绕着该垂直井道上的该门。
在前述的气动操作式升降机中，在该升降机车厢上具有绕着该门的密封机构，此密封机构与位于该垂直井道上绕着该门的密封机构相配合。
在前述的气动操作式升降机只不中，该升降机车厢具有位于其上的中断机构，此中断机构与这些轨道相衔接，用以将该升降机车厢保持在适当位置。
在前述的气动操作式升降机中，还包括有压力感应机构，用以感应在垂直井道中、该升降机车厢的上方及下方的压力。
在前述的气动操作式升降机中，该风扇机构被设置在两个交叉井道之中。
在前述的气动操作式升降机中，该风扇机构是一种可逆、可变速的风扇并具有可变间距的叶片。
在前述的气动操作式升降机中，邻近于这些垂直井道的下方端部处的交叉井道是从垂直井道的下方端部处被向上分隔，用以在其下方提供一个限制区域，在升降机车厢自由掉落的情况中，在此限制区域的空气的被压缩能够对该升降机车厢提供一种缓冲。
在前述的气动操作式升降机中，还设置一个阀门机构，用以提供对空气从该限制区域处向外流出的控制。
在前述的气动操作式升降机中，在一垂直井道与另一垂直井道的该限制区域之间包括有一个交叉井道，并且该阀门机构被安置于该交叉井道之中。
在前述的气动操作式升降机中，这些垂直井道是由诸区段组合而成，在相邻区段的连接部分处设置强化用环圈。
本发明的气动式升降机的主要特点是能够容易地制造以及简单地操作。其淘汰了长长的索缆，而这种在大致上垂直距离上延伸的索缆是升降机操作中所造成的主要问题。本发明气动式升降机的能量成本是相当低的，且其操作是相当简单的。
附图说明
以下结合附图进一步说明本发明的具体结构特征及目的。
图1是一个利用本发明气动式升降机的高层建筑物的局部示意图；图2是图1中建筑物的一部份楼层群组及核心部分的断面截面图，显示了位于其中的升降机组件；图3是升降机组件的平行井道的断面平面图，其中以虚线显示升降机车厢，交叉井道的一部份被剖视，以展现出一个风扇；图4是主要井道的断面立体图，其中楼层与升降机车厢门是开启的；图5是主要井道与升降机车厢沿图4中的5-5剖视的断面截面图；以及图6是升降机车厢与主要井道的断面截面图。

首先参看图1，其中所显示的是一栋大体上以标号2所标示的高层建筑物，并且容纳有一个本发明的升降机。如同在图1中能够看到的，它包括多个楼层6所构成在地面高度的基底结构4、一个垂直延伸的核心部分8、以及一系列的办公室楼层群组10，其中这些楼层群组10沿着核心部分8而在垂直方向上相互分隔。索缆12在分隔的位置处沿着核心部分8向下向外延伸，以便支承具有极大高度的建筑物2并使其稳定。
现在参看图2，核心部分8以断面截面图来加以显示，从图中可以看出，其是容纳有两个大体上以标号14及16所标示的伸长的垂直井道，这些垂直井道14、16大体上呈圆柱形，并且是从基底结构4处延伸至邻近于核心部分8的上方端部处。如同在图中所能够看到的，这些井道14、16具有一个牢固地座落于地基18上的平面底壁17，并且这些井道上方端部通过圆柱形罩盖20被关闭。在邻近于井道14、16上方端部处而延伸于井道14、16之间的是一个容纳有一风扇24的交叉井道22，在邻近于井道14、16下方端部处而延伸于井道14、16之间的是一个容纳有一风扇28的交叉井道26。同样在邻近于这些井道14、16下方端部处并且在该交叉井道26之下而延伸于这些井道14、16之间的是一个通风管30，在该通风管中是设置有一个阀门32，此阀门的目的将在下文中予以说明。同样能够从图2中所看到的是，一个以标号34标示的升降机车厢在井道14内向上或向下移动。如同图中所示，核心部分8具有横向延伸的楼层6，此等楼层具有能够让井道14、16从中延伸通过的穿透孔。
现在参看图3，井道14具有一个大致上在其长度方向上延伸的长形开口36，并且在开口36上延伸有一关闭用板件38，此关闭用板件在每一楼层6处具有一个出入用开口40。井道14、16是由诸区段组合而成，并且套筒式密封用环圈42被设置成环绕着连结处，用以实现牢固的衔接状态。支承用托架44将井道14、16固定在每一楼层6处的固定位置中，并且有一个单向阀46被设置在主要井道14的顶部处的罩盖20中。
在图4以及图5中可看到的，朝内安置的垂直延伸式轨道48被设置在开口36的两侧以及主要井道14的相对侧边处，并且形成在将要套接的区段之中。在座落于基底结构4与楼层群组10中的楼层6处，水平延伸式轨道50通过井道14而被固定至垂直延伸式轨道48，并且在关闭用板件38的出入用开口40上方及下方处被固定至关闭用板件38，用以强化井道14并提供一个轨道52，此轨道52能够让升降机门54从一个将出入用开口40关闭的位置(如图3中所示的上方楼层)处滑动至另一个(在图3中的下方楼层)位置处，以容许能够进入至升降机车厢34之中以及从升降机车厢34中离开。
升降机车厢34具有一个大体上圆柱形的周边壁部56，此周边壁部56的尺寸被设计成能够与井道14的周边壁部相配合，以便能够与其紧密相隔。周边壁部56具有一个凹部58，以便垂直延伸式轨道48在此凹部内延伸。在升降机车厢34的出入用开口处，在升降机车厢门60的关闭侧边处的轨道接收用凹部58通过信道组件62提供，该信道组件62被固定至内部凸缘64。在出入用开口另一侧处用于垂直延伸式轨道48的凹部58则是通过信道组件66提供，该信道组件66被固定至该周边壁部56的一个嵌入部分67中。
在升降机车厢34的出入用开口的上方及下方是水平延伸式轨道68，此种水平延伸式轨道68强化了该升降机车厢34的周边壁部，并且提供了能够让升降机车厢门60滑动于开启与关闭位置之间(如同在图5中以双箭头所表示者)的轨道70。
接着参看图6，从图中可以看到该升降机车厢34具有横向延伸的天花板72以及地板74，并且在周围延伸的密封用构件76绕着升降机车厢的上方及下方周边而延伸，用以提供介于升降机车厢34与主要井道14的周边壁部间的一种密封状况。亦可以提供绕着升降机车厢门60开口的密封用构件(在图中未显示出来)，用以与井道上的密封用构件76相配合。在天花板72以及地板76上设有压力感应器78，并且在升降机车厢34之中设置一个控制单元80。上下按钮面板86设置在每一升降机停车站处的核心部分8的壁部中。
回到图2，压力感应器82亦被设置在井道14、16中而邻近于其上方与下方端部处，并且一个计算机控制单元84被设置在基底结构4之中。
在本发明气动式升降机组件的操作中，升降机车厢34在主要井道14内的上下移动是通过在主要井道14中、升降机车厢34上方及下方的压力差所实现。为了使升降机车厢向上移动，较大的压力是通过操作风扇24、28而施加在升降机车厢34的地板74上，以便使压力下的空气能够经由交叉井道26而导入至主要井道14的底部中，而在同时通过风扇24使空气经由上方的交叉井道22移出。
假设一个升降机车厢是具有12英呎的直径以及大约每秒20英呎或每小时13英哩的移动速率，这将需要小于大约每平方英时1英磅或是每平方英呎144英磅的压力差。为此，风扇应能使进入主要井道中、到达升降机车厢下方的空气产生大约每秒2200立方英呎的移动。
同样地，升降机车厢在主要井道14内的向下移动是通过重力(升降机车厢34本身的重量)所进行。其是使空气从主要井道14的下方部分处移开，而在同时空气移入至主要井道14的上方部分之中。虽然下降速率的控制是依据风扇的运动，在向下移动速率变得过高的情况下，风扇运动连同在井道内作用在升降机车厢34下方处的空气的缓冲效应一起是可以通过在垂直延伸式轨道48上的某种中断动作而得以扩大。
在与此相关的状况之下，升降机车厢应装配故障安全中断机构，用以在升降机组件失去电源或发生其它严重问题的状况下能够紧夹住这些轨道。中断机构可以经由磁性方式、液动方式、或气动方式被保持在一个非衔接位置中，并且在故障发生时是能够自动地进入一种中断状况之中。
引导滚轮或是蹄块也可以设置在升降机车厢的凹部之中，用以使升降机车厢的向上与向下移动能够经由最小的摩擦而平稳地进行。
在升降机车厢上的密封用构件应具有相当的耐久性，并且能够包括有低摩擦材料(例如是聚酰胺树脂)所制成的实心构件，或者这些密封用构件可以包括有例如是聚氨酯等材料所制成的可弹性压缩或变形的构件。在每一楼层处环绕着井道出入用开口的密封用构件应具有相同的特征，并且在这样的情况下，在主要井道上是可以存在有相匹配的密封用构件。
虽然在升降机车厢所停止的楼层处必须存在有门，但还可以在核心部份中、介于楼层群组之间能够存在许多门，用以在某些故障状况中能够提供通往主要井道的紧急出口。
以电子方式控制的风扇24、28是可逆的和可变速的，风扇24、28并具有可变间距的叶片，以便提供对于风扇动作的高度控制，从而能够将风扇的加速度、减速度、以及速度控制在一种令人舒适的程度之中。
虽然因为控制的缘故而仅有一个风扇能够被使用(较佳是在下方的交叉井道之中)，使用两个风扇对于提供较大控制而言、以及对于在风扇单元故障的情况下提供备用系统而言则较好。
在严重的故障状况下，除了截至目前所述的中断之外，所述的升降机组件还包括有位于来自关闭的空气坑槽的通风管30中的阀门32，其中该通风管位于垂直井道14的底部处并且在下方的交叉井道26之下。在升降机车厢34自由掉落的状况中，此阀门基本上可控制空气在主要井道14的底部处、从关闭的坑槽处所流出的速率，以便在主要井道14的底部处提供一种以一受控速率放出空气的缓冲作用。
如能够容易了解的是，设置在垂直井道14、16顶部与底部处的感应器、以及设置在升降机车厢34的顶部及底部处的感应器将信息提供给计算机控制器，而此计算机控制器接着控制风扇与阀门的操作，用以在不同状况下提供必要的压力差或是安全的缓冲。升降机组件提供有传统式的控制器，例如一个位于升降机车厢中、用以选择楼层的控制面板，以及位于核心壁部上、用以容许对升降机车厢进行呼叫并且辨识升降机车厢位置的控制面板。
来自于升降机车厢中控制面板上的信息以及来自于升降机车厢的压力感应器的信息，可以经由一种方便的方式而通过一个电缆或是沿着轨道长度的接触表面，而被传送至核心部份中的计算机控制器。同样地，用于升降机车厢的照明、通讯、以及控制的电力可以通过同一条电缆或是一条沿着轨道长度上的分离电缆来提供。
可以了解的是，在次要井道16中的空气量大致上相同于在主要井道中的空气量，因此空气是在一个大致上密封系统中的诸井道间移动。避免部分空气从系统中流失基本上是不可能的，因而补充用的空气可以经由位于主要井道14顶部处的单向阀46而导入其中。