CN103332566A - 节能的电梯升降系统 - Google Patents

Abstract

一种节能的电梯升降系统，其包括主对重系统、副对重系统、对重连接装置和控制系统；主对重系统包括轿厢(11)、主对重(12)、主对重曳引轮组(13)、主对重缆绳(14)和曳引机(15)；副对重系统包括重副对重(21)、轻副对重(22)、副对重曳引轮组(23)和副对重缆绳(24)，重副对重(21)的重量大于轻副对重(22)的重量；对重连接装置连接在主对重系统和副对重系统之间，其在主对重系统和副对重系统之间传递、匹配力矩；控制系统与主对重系统、副对重系统和对重连接装置相连接，实现对主对重系统与副对重系统力矩传递与匹配的控制。其可以大大节约电梯运行的能耗。

Description

节能的电梯升降系统

技术领域

本发明涉及一种电梯节能系统，特别是一种节能的电梯升降系统。

背景技术

电梯轿厢和对重分别悬挂于曳引轮两侧，曳引轮由曳引机驱动。在实际应用中对重的重量是固定不变的，当轿厢内乘客的重量发生变化时，轿厢与对重不平衡而导致曳引机产生额外的功率消耗。

现有的节能电梯主要是将运行的过程中负载上的机械能通过能量回馈器变换成电能并返回给电网。但这种节能方式回馈给电网有谐波污染，效率低。

中国实用新型专利ZL200520033646.6公开了一种可调式电梯对重装置，对重装置由对重箱、对重球及分布于各层的储存箱组成。对重球根据轿厢内重量的变化在储存箱与对重箱之间滚动，使得对重与轿厢达到平衡，减小电机的能量消耗。但此系统结构复杂，达到对重与轿厢平衡的时间较长，运行缓慢，节能效率低，难于实际的应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种节能的电梯升降系统，其可以将主对重系统运行时多余的能量（势能）的储存在“缓存区”，必要时及时、快速调用储存在“缓存区”的势能，解决了在主对重系统偏重（轿厢与主对重重量不相等）的情况下如何减少曳引机做功的难题，大大节约了电梯运行的能量消耗。

本发明的技术方案是：一种节能的电梯升降系统，其包括主对重系统、副对重系统、对重连接装置和控制系统；主对重系统包括轿厢、主对重、主对重曳引轮组、主对重缆绳和曳引机，轿厢和主对重通过主对重曳引轮组分别连接在主对重缆绳的两端，主对重缆绳装在主对重曳引轮组上，曳引机与主对重曳引轮组相连接；副对重系统包括重副对重、轻副对重、副对重曳引轮组和副对重缆绳，重副对重的重量要大于轻副对重的重量，重副对重和轻副对重通过副对重曳引轮组分别连接在副对重缆绳的两端，副对重缆绳挂装在副对重曳引轮组上；对重连接装置连接在主对重系统和副对重系统之间，其在主对重系统和副对重系统之间传递力矩，用于实现力矩的匹配；控制系统与主对重系统、副对重系统和对重连接装置相连接，实现对主对重系统与副对重系统力矩传递与匹配的控制。 

本发明进一步的技术方案是：所述的对重连接装置包括传动装置、离合装置、换向装置和变速装置；传动装置连接在主对重曳引轮组与离合装置之间，换向装置连接在离合装置与变速装置之间，变速装置连接在换向装置与副对重系统的副对重曳引轮组之间；离合装置实现力矩的连接与分离，换向装置实现正转或者反转，即换向装置实现力矩方向的匹配，变速装置实现转速的变换，即变速装置实现力矩大小的匹配，即对重连接装置实现主对重系统与副对重系统的力矩的传递与匹配，从而使得副对重系统成为主对重系统势能的缓存区。

本发明更进一步的技术方案是：所述的控制系统包括轿厢计重装置、下极限开关、上极限开关和控制器，轿厢计重装置串接在主对重缆绳上并靠近轿厢的一端，控制器包括数字处理装置和控制模块，数字处理装置包括处理器、存储模块和接口，控制模块置于数字处理装置内；上极限开关与下极限开关分别安装在重副对重上下移动的极限位置，上极限开关与下极限开关分别用于检测重副对重是否处于上极限位置、下极限位置；轿厢计重装置、下极限开关、上极限开关、主对重系统的曳引机、对重连接装置的离合装置、对重连接装置的换向装置、对重连接装置的变速装置均与控制器相连接，控制器对电梯升降系统进行集中控制。

本发明再进一步的技术方案是：所述的重副对重大于轻重副对重的重量是轿厢的最大载重时的总重量大于主对重的重量的三至十倍。

本发明还进一步的技术方案是：所述的重副对重大于轻重副对重的重量是轿厢的最大载重时的总重量大于主对重的重量的五倍。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

其可以将主对重系统运行时多余的能量（势能）的储存在“缓存区”，必要时及时、快速调用储存在“缓存区”的势能，解决了在主对重系统偏重（轿厢与主对重重量不相等）的情况下如何减少曳引机做功能的难题，大大节约了电梯运行的能量消耗，实践证明，其比传统电梯节能80%以上。

为了更清楚地说明本发明，列举以下实施例，但其对发明的范围无任何限制。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图 1 A－A剖视放大图。

具体实施方式

实施例1

如图1-2所示，一种节能的电梯升降系统，其包括主对重系统、副对重系统、对重连接装置（也可以叫对重对接装置）和控制系统。 

主对重系统包括轿厢11、主对重12、主对重曳引轮组13、主对重缆绳14和曳引机15，轿厢11和主对重12通过主对重曳引轮组13分别连接在主对重缆绳14的两端，主对重缆绳14挂装在主对重曳引轮组13上，曳引机15与主对重曳引轮组13相连接，曳引机15为轿厢11和主对重12提供升降动力。

副对重系统包括重副对重21、轻副对重22、副对重曳引轮组23和副对重缆绳24，重副对重21的重量要大于轻副对重22的重量，重副对重21和轻副对重22通过副对重曳引轮组23分别连接在副对重缆绳24的两端，副对重缆绳24挂装在副对重曳引轮组23上；重副对重21的重量大于轻副对重22的重量，便于形成势能，产生力矩。 

对重连接装置包括传动装置31、离合装置32、换向装置33和变速装置34；传动装置31连接在主对重曳引轮组13（或者主对重系统的曳引机15）与离合装置32之间，换向装置33连接在离合装置32与变速装置34之间，变速装置34连接在换向装置33与副对重系统的副对重曳引轮组23之间；离合装置32实现力矩的连接与分离，换向装置33实现正转或者反转，反转相当汽车变速箱的倒档，即换向装置33实现力矩方向的匹配，变速装置34实现转速的变换，即变速装置34实现力矩大小的匹配，即对重连接装置实现主对重系统与副对重系统的力矩的传递与匹配，从而使得副对重系统成为主对重系统能量（势能）的缓存区，实现节能的目的；传动装置31、离合装置32、换向装置33和变速装置34的相互连接关系可以交换，例如可以将离合装置32与换向装置33连接位置进行交换，这些都属于本发明的等同技术替换，属于本发明的构思；对重连接装置还可以设有制动部件和减速部件，当离合装置32处于离合状态时，用于保证主对重系统与副对重系统不会发生自动急转，保证安全；实践中，换向装置33和变速装置34往往设计成一整体，即为一整体结构，其类似汽车的变速箱，本身就具有变速与倒档的功能。

控制系统包括轿厢计重装置41、下极限开关42、上极限开关43和控制器44，负责整个系统（电梯升降系统）的控制，轿厢计重装置41串接在主对重缆绳14上并靠近轿厢11的一端，使得轿厢计重装置41可以实时测量出轿厢11的重量（包括轿厢11内承载的重量），控制器44包括数字处理装置和控制模块，数字处理装置包括处理器（cpu）、存储模块和接口，数字处理装置可以为一台普通的数字计算机，控制模块置于数字处理装置内，控制模块可以为硬件（做成硬件模块），也可以为软件，从灵活性、可修改性和成本来讲，控制模块主要采用软件形式，控制模块控制整个电梯升降系统的运行；上极限开关43与下极限开关42分别安装在重副对重21上下移动的极限位置，上极限开关43与下极限开关42分别用于检测重副对重21是否处于上极限位置、下极限位置；轿厢计重装置41、下极限开关42、上极限开关43、主对重系统的曳引机15、对重连接装置的离合装置32、对重连接装置的换向装置33、对重连接装置的变速装置34均通过控制电缆与控制器44相连接，控制器44对这些部件进行集中控制。

在控制器44的控制下，本发明的基本工作原理及流程（其控制原理主要是由控制器44主导实现的，即以下也可以说是控制器44的基本工作原理及流程）：

1.轿厢11的重量小于主对重12的重量（控制器44通过比对轿厢计重装置41实时传送过来的轿厢11的重量和主对重12的重量，可得出轿厢11的重量与主对重12的重量的大小的结论，其中主对重12的重量一般为事先固定值，所以比对的操作很简单），如果轿厢11要上升,这时轿厢11会在主对重12的重量作用下自动上升，即主对重系统可以产生多余的能量，也即主对重系统可以向副对重系统提供储能，这时控制器44通过上极限开关43的状态来判断检测重副对重21否处于最上端位置，若处于最上端位置，说明副对重系统处于最大势能储能状态，这时副对重系统不能再积聚势能，控制器44控制离合装置32处于分离状态，主对重系统的多余能量只能通过减速部件等部件来平衡，使得轿厢11在主对重12的重量作用下缓慢上升；如果这时重副对重21没有处于最上端位置，这时控制器44通过控制离合装置32、换向装置33和变速装置34，形成合理匹配，使得轿厢11在上升过程中主对重12多出的势能传递给重副对重21，即轿厢11在上升，主对重12下降释放势能，重副对重21上升储存势能；

2.轿厢11的重量小于主对重12的重量，如果轿厢11要下降,这时轿厢11会在主对重12的重量作用下难以下降，即主对重系统产生负能量（需要向其提供能量，轿厢11才会下降），也即主对重系统需要副对重系统或者曳引机15提供能量，这时控制器44通过下极限开关42的状态来判断检测重副对重21否处于最下端位置，若处于最下端位置，说明副对重系统处于没有势能储能储存的状态，这时副对重系统不能提供势能，控制器44控制离合装置32处于分离状态，同时启动曳引机15，使轿厢11下降，即这时为能量消耗状态；若重副对重21没有处于最下端位置，即副对重系统储存有能量，这时控制器44通过控制离合装置32、换向装置33和变速装置34，形成合理匹配，使得轿厢11在下降，主对重12上升（其势能增加），重副对重21下降（其势能减少），使得重副对重21的势能传递给主对重12，这时整个电梯升降系统处于节能运行状态；

3.轿厢11的重量大于主对重12的重量，如果轿厢11要下降,这时轿厢11会在重量作用下自动下降，即主对重系统可以产生多余的能量，也即主对重系统可以向副对重系统提供储能，这时控制器44通过上极限开关43的状态来判断检测重副对重21否处于最上端位置，若处于最上端位置，说明副对重系统处于最大势能储能状态，这时副对重系统不能再积聚势能，控制器44控制离合装置32处于分离状态，主对重系统的多余能量只能通过减速部件等部件来平衡，使得轿厢11在重量作用下缓慢下降，这时不需要曳引机15提供能量，这时整个电梯升降系统处于节能运行状态；如果这时重副对重21没有处于最上端位置，这时控制器44通过控制离合装置32、换向装置33和变速装置34，形成合理匹配，使得轿厢11在下降过程中将自身多出的势能传递给重副对重21，即轿厢11在下降释放势能，主对重12上升，重副对重21上升储存势能；

4.轿厢11的重量大于主对重12的重量，如果轿厢11要上升,这时轿厢11会在的重量作用下难以上升，即主对重系统产生负能量，即主对重系统需要副对重系统或者曳引机15提供能量，这时控制器44通过下极限开关42的状态来判断检测重副对重21否处于最下端位置，若处于最下端位置，说明副对重系统处于没有势能储存的状态，这时副对重系统不能提供势能，控制器44控制离合装置32处于分离状态，同时启动曳引机15，使轿厢11上升，即这时为能量消耗状态；若重副对重21没有处于最下端位置，即副对重系统储存有能量，这时控制器44通过控制离合装置32、换向装置33和变速装置34，形成合理匹配，使得轿厢11在上升（其势能增加），主对重12下降，重副对重21下降（其势能减少），使得重副对重21的势能传递给轿厢11，这时整个电梯升降系统处于节能运行状态；

5.轿厢11的重量等于主对重12的重量时，无论是上升还是下降，主对重系统不向外产生能量，也不向外需要能量，这时电梯升降系统处于节能运行状态（当然，可能需要曳引机15提供一点点启动能量）。

整个系统在启动、停止、克服摩擦等方面有时还是会启动曳引机15，做一小部分功的，但这不属于本发明要解决的问题，所以本发明上述工作原理基本上没有提到这些做功，因为本发明要解决的是在偏重（轿厢11与主对重12重量不相等）的情况下如何减少曳引机15做功能的问题。

实践证明，由于在一段时间内（例如一天），轿厢11上下重量基本平衡（即上升和下降的载重问题基本相等），很少出现轿厢11长期载重上升、空载下降或者是载重下降、空载上升的极限情况，使得主对重系统多余势往往能及时储存到副对重系统中，副对重系统往往能及时将储存的势能释放给正需要能量的主对重系统，副对重系统成为主对重系统的缓冲区，很少会起动曳引机（很少会负重启动，即很少会大马力启动，而不是在主对重系统重力平衡情况下只要一点点推动力的启动），比传统电梯节能在80%以上。

为了达到合理的缓冲效果，重副对重21大于轻重副对重22的重量一般是轿厢11的最大载重（每个电梯在设计时都会规定最大载重）时的总重量（即轿厢11的重量与所载重量之和）大于主对重12（主对重12的重量一般设计为轿厢11的最大载重时的总重和空载时的重量的平均值）的重量的三至十倍（实践证明，五倍较好），即设重副对重21的重量为A1，轻重副对重22的重量为A2，轿厢11的最大载重时的总重为A3，主对重12的重量为A4，则3*(A3-A4)≤A1-A2≤10*(A3-A4)；这样副对重系统的势能缓冲效果会更好，即有可能允许重副对重储存的势能让轿厢11载重上升、空载下降或者是载重下降、空载上升3-10次，因为实践证明，一天中，电梯载重上升、空载下降或者是载重下降、空载上升10次的可能性很少，即重副对重一般不会到上下极限位置，即副对重系统总可以在需要时为对重系统提供能量，所以本系统能比传统电梯节能在80%以上。

本发明不局限于上述的具体结构，只要是采用与本发明基本相同的主对重系统和副对重系统相配合的电梯升降系统或电梯就落在发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种节能的电梯升降系统，其包括主对重系统；主对重系统包括轿厢(11)、主对重(12)、主对重曳引轮组(13)、主对重缆绳(14)和曳引机(15)，轿厢(11)和主对重(12)通过主对重曳引轮组(13)分别连接在主对重缆绳(14)的两端，主对重缆绳(14)装在主对重曳引轮组(13)上，曳引机(15)与主对重曳引轮组(13)相连接；其特征是：其还包括副对重系统、对重连接装置和控制系统；副对重系统包括重副对重(21)、轻副对重(22)、副对重曳引轮组(23)和副对重缆绳(24)，重副对重(21)的重量大于轻副对重(22)的重量，重副对重(21)和轻副对重(22)通过副对重曳引轮组(23)分别连接在副对重缆绳(24)的两端，副对重缆绳(24)挂装在副对重曳引轮组(23)上；对重连接装置连接在主对重系统和副对重系统之间，其在主对重系统和副对重系统之间传递力矩，用于实现力矩的匹配；控制系统与主对重系统、副对重系统和对重连接装置相连接，实现对主对重系统与副对重系统力矩传递与匹配的控制。

2.根据权利要求1所述的节能的电梯升降系统，其特征是：所述的对重连接装置包括传动装置(31)、离合装置(32)、换向装置(33)和变速装置(34)；传动装置(31)连接在主对重曳引轮组(13)与离合装置(32)之间，换向装置(33)连接在离合装置(32)与变速装置(34)之间，变速装置(34)连接在换向装置(33)与副对重系统的副对重曳引轮组(23)之间；离合装置(32)实现力矩的连接与分离，换向装置(33)实现正转或者反转，即换向装置(33)实现力矩方向的匹配，变速装置(34)实现转速的变换，即变速装置(34)实现力矩大小的匹配，即对重连接装置实现主对重系统与副对重系统的力矩的传递与匹配，从而使得副对重系统成为主对重系统势能的缓存区。

3.根据权利要求1或2所述的节能的电梯升降系统，其特征是：所述的控制系统包括轿厢计重装置(41)、下极限开关(42)、上极限开关(43)和控制器(44)，轿厢计重装置(41)串接在主对重缆绳(14)上并靠近轿厢(11)的一端，控制器(44)包括数字处理装置和控制模块，数字处理装置包括处理器、存储模块和接口，控制模块置于数字处理装置内；上极限开关(43)与下极限开关(42)分别安装在重副对重(21)上下移动的极限位置，上极限开关(43)与下极限开关(42)分别用于检测重副对重(21)是否处于上极限位置、下极限位置；轿厢计重装置(41)、下极限开关(42)、上极限开关(43)、主对重系统的曳引机(15)、对重连接装置的离合装置(32)、对重连接装置的换向装置(33)、对重连接装置的变速装置(34)均与控制器(44)相连接，控制器(44)用于对电梯升降系统进行集中控制。

4.根据权利要求1或2所述的节能的电梯升降系统，其特征是：所述的重副对重(21)大于轻重副对重(22)的重量是轿厢(11)的最大载重时的总重量大于主对重(12)的重量的三至十倍。

5.根据权利要求3所述的节能的电梯升降系统，其特征是：所述的重副对重(21)大于轻重副对重(22)的重量是轿厢(11)的最大载重时的总重量大于主对重(12)的重量的三至十倍。

6.根据权利要求1或2所述的节能的电梯升降系统，其特征是：所述的重副对重(21)大于轻重副对重(22)的重量是轿厢(11)的最大载重时的总重量大于主对重(12)的重量的五倍。

7.根据权利要求3所述的节能的电梯升降系统，其特征是：所述的重副对重(21)大于轻重副对重(22)的重量是轿厢(11)的最大载重时的总重量大于主对重(12)的重量的五倍。

8.根据权利要求4所述的节能的电梯升降系统，其特征是：所述的重副对重(21)大于轻重副对重(22)的重量是轿厢(11)的最大载重时的总重量大于主对重(12)的重量的五倍。

9.根据权利要求5所述的节能的电梯升降系统，其特征是：所述的重副对重(21)大于轻重副对重(22)的重量是轿厢(11)的最大载重时的总重量大于主对重(12)的重量的五倍。

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