CN104129696A - 高效节能电梯及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效节能电梯及应用，属于电梯技术领域。本发明的技术方案为：改传统的单轿箱、楼高间一条竖直线段内直上直下运行工作的电梯为多个轿箱楼高间两条竖直线段与两条弧线结合而成的平面闭环组合线上循环运行工作的电梯，它运力大，工作效率高、节约能源，符合低碳环保的理念。

Description

高效节能电梯及其应用

技术领域

本发明涉及电梯，具体是一种高效节能电梯及其应用。

背景技术

电梯是高楼建筑物内执行高低方向运输任务的工具之一，在城市人群的生活中，占有重要地位，随着现代城市人口的大幅增加，楼房林群、楼层数及楼房总高度增多已成一种发展趋势和潮流。

楼房层数、总高度的增长对电梯而言，就是待运任务量增加、运输距离增大，相应运输工作中的间歇性停顿次数增多和运输往返总时间的增长，特别是在一些人群众多的公共场所，如医院、综合服务办公大楼等，传统的单轿箱往返运行式电梯的运输方式已显现其运力不足、效能低、等待时间长等诸多问题，难于满足人们的工作和生活需要。

电梯属于特种设备，从人性化的舒适性、安全性等方面考虑，电梯工作运行速度是受到严格规定和限制的，这样，按照距离与时间公式：T(秒) = S(米) / V(米/秒)，随着楼层数及总高度的增加，传统电梯运输因用时增加而导致效能下降的问题就愈加突现出来，为解决这些问题，目前的做法，只能采用电梯台部数字累加法，从增加电梯的安装台部数量上加以解决，但过多台部的电梯配置又带来了投资成本的增加、占用楼层面积资源多、电梯平均利用率降低、消耗电力较大等诸多问题。

发明内容

为解决好上述问题，本发明提供了一种高效节能电梯。

本发明所述的高效节能电梯，包括轿箱、楼高竖直线段间的约束轨道，其与已有技术电梯相比，创新之处在于：多个轿箱串接在楼高间两条竖直线段的约束轨道与两条弧线结合而成的闭环组合线上，实现循环运行工作。

具体地，本发明所述的高效节能电梯，其与已有技术电梯相比，创新之处在于：包括两组由上下链轮与其咬合着链条缆绳组合绳构成的垂直而又相互平行的平面，两平面之内是两组相同的竖直平行的约束轨道平面，每个约束轨道平面上有四根竖直长度相等且端头平齐的约束轨道，分别对应于另一约束轨道平面中的四根约束轨道，构成四个垂直而又平行的约束轿箱平面，两个链轮组平面与四个约束轨道平面形成一个“两竖”的、且与“四横”的端头存在空隙的“目”字；两链轮平面与两竖直运行的轿箱承重轴平面形成一个“口”字；

多个轿箱中的每一个轿箱通过箱缆间承重轴固紧装置的固紧连接而悬挂在一根承重轴上，承重轴通过两套锁紧连接扣装置固定连接在两个链轮组的同一侧的两条链条缆绳组合绳上，并可随这两条链条缆绳组合绳的同步运动而移动；多个轿箱分别串接于闭合的整条链条缆绳组合绳上； 

链轮组的上链轮的最高点位于约束轨道之上，下链轮的最低点位于约束轨道的底部之下，且下链轮的最低点离地面的距离大于轿箱及其附属装置的总高度；

电梯控制装置连接动力传动部分以及各楼层控制器，动力传动部分连接两个链轮组的两个上链轮和/或两个下链轮。

所述的多轿箱中的每只轿箱与承重轴连接的具体方式为：一根承重轴横穿轿箱箱体顶部重力中心线两边的轴承及轴承座耳，并被轴向限位。轴承可以使得轿箱相对于承重轴作更加灵活的转动，且能更加牢固地实现轴向限位。多个轿箱的承重轴是沿一条平面闭合线垂向运行。

所述的承重轴与两个链轮组的同一侧的两条链条缆绳组合绳的连接方式具体为：承重轴横穿轿箱伸出两个轴承座耳外部的两端通过两套锁紧连接扣装置与两个链轮组的同一侧的两条链条缆绳组合绳固定连接。

为了使直线运行（上、下）与弧线运行（在承重轴随链条缆绳组合绳绕过上下链轮时）更好地衔接和平稳过度，本发明中的两个链轮组的四个链轮大小相同，直径都等于两内约束轨道间距与两外约束轨道间距之和的1/2。

作为实施方式，链轮组中，上链轮的轮心与约束轨道的顶部的垂直距离等于轿箱及其附属装置的总高度加20cm，下链轮的轮心与地面的距离等于两内约束轨道间距与两外约束轨道间距之和的1/4加上轿箱及其附属装置的总高度再加20cm，约束轨道的底部与下链轮的轮心高度平齐。

动力传动部分通过一系列装置将动力传动到链轮，带动电梯运转。动力传动部分可以采取多种方式。作为本发明的一种实施方式，动力传动部分的动力变速箱的变速小齿轮咬合变速传动大齿轮，变速传动大齿轮与位于两个链轮组之外侧的两个变速传动小齿轮同轴连接，两个变速传动小齿轮分别咬合着传动齿轮，两个传动齿轮与两个链轮组的上链轮或下链轮分别同轴连接。

本发明的高效节能电梯工作中，电梯控制装置按人为传给的指令控制动力传动部分，最终使得两组链轮同时转动或停止，两组链轮带动两条链条缆绳组合绳同时朝一个方向运行，固定连接在这两条链条缆绳组合绳的承重轴随链条缆绳组合绳一起移动，在约束轨道区间作向上或向下直线运行，在约束轨道的上部或下部作绕过上下链轮的弧线运行。而轿箱始终悬挂在承重轴的下方，随着承重轴一起移动。当一根承重轴带着一只轿箱沿一边约束轨道由下向上到达顶部结束直线运行后，承重轴随着链条缆绳组合绳开始绕轴两端的两个上链轮作弧线运动，此时轿箱由于与承重轴的相对转动，一直保持垂直悬挂在承重轴下方，并随承重轴作相同的弧线运动。当承重轴绕过上链轮后，结束弧线运动而即将开始沿另一边约束轨道进行由上向下的直线运行。由于两个上链轮分属于两个不同的链轮组，是对称独立分开的，两个上链轮之间空敞无物，所以轿箱顺畅地呈弧线地移动到另一边约束轨道中，处于下行线段入口，继而进入直线方向的约束轨道内开始在另一边楼高线段内向下的运行，直到约束轨道底部。当承重轴结束直线运行后，承重轴开始绕轴两端的两个下链轮作弧线运动，轿箱同样一直保持垂直悬挂在承重轴下方随承重轴作相同的弧线运动。由于两个下链轮分属于两个不同的链轮组，是对称独立分开的，两个下链轮之间空敞无物，而且距离地面留有足够的高度，所以轿箱顺畅地呈弧线地移动到原来一边约束轨道中，进入上行约束轨道的入口，继而完全进入上行约束轨道，沿垂直方向直线安全上行，完成整个楼高上行线段上的运行工作。再继而轿箱再次重复地进行第二周期循环，整个周期内的运行轨迹呈现“楼高直线段上升+顶部弧线移动 +楼高直线段下降+底部弧线移动+楼高直线段上升”的闭环轨道，如此周而复始。

本发明的高效节能电梯由于多个轿箱等间距地串接于闭合的整条链条缆绳组合绳上，所以电梯两边始终有几乎对等的轿箱对称分布，当每只空轿箱重量相等，则作为承担载体的轿箱总重量作用于电梯两边链条缆绳组合绳两只上链轮左右的力几乎相等而平衡，显然，这种电梯运行中动力马达工作所做的功，只是对所需运送人与物的合重量，即左右两边人与物各自总重量相减后的一部分，电梯所做的功有可能是承运人与物总重量的全部或其中的一小部、甚至是接近零、或负数的更少一部分重量的有用功。相对已有技术，节能效果是巨大的！

为了更好地节能，使得电梯两边始终有完全对等的轿箱对称分布，本发明中多个轿箱的数量为N=2k个，k为自然数。k值的选取是按电梯工作场所情况、楼层数量、总高度等多个因素进行综合考虑而定。

多个轿箱中，形成k对称组轿箱，每两个轿箱为一对称组轿箱，对称组轿箱的两箱间总线长距离是一条楼高竖直线段长度与一条半圆弧线长度的和值，K个对称组轿箱串接于两条闭环链条缆绳组合绳外边上。这样，多个轿箱的位置安排就可以按成对、等距、对称三原则进行综合考虑，也称为虚拟“直径”两个端点原则，即将“楼高直线段上升+顶部弧线移动 +楼高直线段下降+底部弧线移动”闭环线虚拟变换为一个等周长的圆，若在圆周的A点布装一个轿箱，则在过圆周A直径点的另一圆周B直径点必须布装另一个轿箱，显然，A、B两点满足成对、左右各线合计长相等和两点位置对称条件，这样做，可始终保证多个轿箱在运行中上下链轮轴心线外两面轿箱数量对等，重力矢量和为零。

这样的采用偶数多个轿箱的方案，其运力大幅提高，是传统的多倍。

本发明的一个实施例显示，一面进出单向上楼、另一面进出单向下楼型的电梯，共有6个轿箱配置，它在完成上下一周运行的工作中，有6只轿箱分别完成了从底层楼到最顶楼的上行运行、又有6只轿箱分别完成了从最顶楼到底层楼的下行运行工作，而传统电梯上下往复中，只有一只轿箱上下完成了各一次的运行工作，显然，这种6轿箱电梯的运力最大可以达到传统电梯的 6倍。

本发明的电梯运行轨迹是闭环线，与传统电梯的一个进出工作面的线段上升排斥下降、下降排斥上升相比，它有两个工作面，一面进行上升运输时，另一面同样也可下降运输，其效率更是大幅提高。

本发明还提供上述高效节能电梯的应用。

在众多的应用方式中，如下方式是典型的：

1）、一面单向上楼、另一面单向下楼；

2）、双轿箱，双面开门，双向运行；

3）、四轿箱，双面开门，双向运行；

4）、两部电梯组合，一部单向上楼、另一部单向下楼；

5）、两部电梯组合，每部均为一面单向上楼、另一面单向下楼，其中一部在奇数楼层停顿，另一部在偶数楼层停顿。

附图说明

图1是本发明的一种六轿箱高效节能电梯的结构示意图。

图2是图1的左视图。

图3是轿箱连接图。

图4是图3的左视图。

图5是本发明高效节能电梯的一种应用方式示意图。

图6是本发明高效节能电梯的第二种应用方式示意图。

图7是本发明高效节能电梯的第三种应用方式示意图。

图8是本发明高效节能电梯的第四种应用方式示意图。

图9是本发明高效节能电梯的第五种应用方式示意图。

图10是动力传动部分连接两个链轮组的两个上链轮的示意图。

图11是动力传动部分连接两个链轮组的两个下链轮的示意图。

具体实施方式

实施例1

见图1~图4。

图1中，有六个轿箱1，等间距地串接在闭合的整条链条缆绳组合绳5上，闭合的整条链条缆绳组合绳5与链轮组的上下两个链轮2形成链轮组平面。这个链轮组平面与图2中的两根成组的约束轨道3形成的约束轨道平面垂直。

多个轿箱中的每一个轿箱1通过箱缆间承重轴固紧装置4的固紧连接而悬挂在一根承重轴12（具体见图3）上，承重轴12通过两套锁紧连接扣装置13固定连接在两个链轮组的同一侧的两条链条缆绳组合绳5（见图3）上，并可随这两条链条缆绳组合绳5的同步运动而移动。

两个链轮组的四个链轮2大小相同，直径都等于两内约束轨道间距与两外约束轨道间距之和的1/2。

链轮组中，上链轮2的轮心与约束轨道3的顶部的垂直距离等于轿箱1及其附属装置的总高度加20cm，下链轮的轮心与地面的距离等于两内约束轨道间距与两外约束轨道间距之和的1/4加上轿箱及其附属装置的总高度再加20cm，约束轨道的底部与下链轮的轮心高度平齐。

见图1、2、10。动力传动部分的动力变速箱7的变速小齿轮16咬合变速传动大齿轮8，变速传动大齿轮8与位于两个链轮组之外侧的两个变速传动小齿轮17同轴连接，两个变速传动小齿轮17分别咬合着传动齿轮6，两个链轮组之外侧的两个传动齿轮6与各自两个链轮组的上链轮2分别同轴连接。控制装置9连接动力传动部分以及各楼层控制器。

见图3。多个轿箱中的每一个轿箱1悬挂在一根承重轴12上，承重轴12的两端通过两套锁紧连接扣装置13与两个链轮组的同一侧的两条链条缆绳组合绳5固定连接。这两条链条缆绳组合绳5是分属于两个链轮组的。承重轴12的两端横穿轿箱1箱体顶部重力中心线两边的轴承15（见图4）及轴承座耳14，并被轴向限位。

见图4。轴承15安置于及轴承座耳14中。

电梯间上下横梁10和电梯间左右立柱11对整个电梯其支撑作用。

结合图1、2和图10。电梯的动力传动的过程是，控制装置9启动后，动力变速箱7的变速小齿轮16带动变速传动大齿轮8转动，同时，变速传动大齿轮8带着与之同轴的两个变速传动小齿轮17转动，两个变速传动小齿轮17分别带动两边的两个传动齿轮6也同步转动，两个传动齿轮6分别带动两个链轮组的两个上链轮2同步转动，这两个上链轮2再带动两条链条缆绳组合绳5实施同步运动，最终带动挂在这两条链条缆绳组合绳5上的轿箱1运动。

动力传动的另一种形式见图11。 动力传动部分与下链轮的连接传动情况与动力传动部分与下链轮的连接传动情况有所不同。动力传动部分的动力变速箱7的变速小齿轮16咬合变速传动大齿轮8，变速传动大齿轮8与位于一侧的一个链轮组之外侧的一个变速传动小齿轮17同轴连接，这个变速传动小齿轮17咬合着一个传动齿轮6，传动齿轮6与两个链轮组的两个下链轮2同轴连接。控制装置9连接动力传动部分以及各楼层控制器。

实施例2

见图5。

电梯属于一面进出单向上楼、另一面进出单向下楼的多个轿箱电梯。

图中所示有6只轿箱1，它在完成上下一周运行的工作中，有6只轿箱分别完成了从底层楼到最顶楼的上行运行、又有6只轿箱分别完成了从最顶楼到底层楼的下行运行工作，而传统电梯上下往复中，只有一只轿箱上下完成了各一次的运行工作，显然，这种6轿箱电梯的运力最大可以达到传统电梯的 6倍。

这种电梯，占用空间少，运力大，节约能源，在一些人群众多的医院、办公性服务大楼、大洒店及学校等场所使用，将是非常适宜的。

实施例3

见图6。

属于两部电梯组合，一部单向上楼、另一不单向下楼的共轭组合的电梯。

如以上所论述的一样，同理，它们也具有运能高、效率高、节能的功能，这里就不再一一道叙了，它除了具有高效节能、适宜人群众多的楼层外，对某个时段峰值性上楼或下楼的场所更有效果。

实施例4

见图7。

属于两部电梯共轭组合，每部均为一面单向上楼、另一面单向下楼，其中一部在奇数楼层停顿，另一部在偶数楼层停顿。

采用了左边一部子电梯承担在N₁=2k+1(k=0,1,2…, n)楼层间的运输工作、右边一部子电梯承担在N ₂=2k(k=1,2…n,)楼层间的运输工作，这种共轭组合使用，若与再外加一部一、二楼间的扶手电梯组合使用，因两部电梯各自工作楼层由一层变成了每隔两层楼停顿一次，其综合运输效能及运力又有了增大和提高。

实施例5

见图8。

属于一部双轿箱双面开门两地等待的双向运行工作电梯，适宜在高层居民楼中使用，它除运力高、工效高、节能外，使用上，更加灵活方便。

实施例6

见图9。

属于一部四轿箱均匀布置双面开门、双地等待进出上下的工作电梯，它适宜在高层居民楼中使用，与上述附图四比较，效能更高！

类似上述范例的应用还有多种，这里不再一一枚举。显然，这种多轿箱的高效节能电梯的使用方案选项可以有更多种、更灵活，按功能的使用安排可拓展出更多样式、在效能提升等方面优势非常明显，它将给人们生活带来更多的方便。

Claims (10)

1.高效节能电梯，包括轿箱、楼高竖直线段间的约束轨道，其特征在于：多个轿箱串接在楼高间两条竖直线段的约束轨道与两条弧线结合而成的闭环组合线上，实现循环运行工作。

2.根据权利要求1所述的高效节能电梯，其特征在于：包括两组由上下链轮与其咬合着链条缆绳组合绳构成的垂直而又相互平行的平面，两平面之内是两组相同的竖直平行的约束轨道平面，每个约束轨道平面上有四根竖直长度相等且端头平齐的约束轨道，分别对应于另一约束轨道平面中的四根约束轨道，构成四个垂直而又平行的约束轿箱平面，两个链轮组平面与四个约束轨道平面形成一个“两竖”的、且与“四横”的端头存在空隙的“目”字；两链轮平面与两竖直运行的轿箱承重轴平面形成一个“口”字；

多个轿箱中的每一个轿箱通过箱缆间承重轴固紧装置的固紧连接而悬挂在一根承重轴上，承重轴通过两套锁紧连接扣装置固定连接在两个链轮组的同一侧的两条链条缆绳组合绳上，并可随这两条链条缆绳组合绳的同步运动而移动；多个轿箱分别串接于闭合的整条链条缆绳组合绳上；

链轮组的上链轮的最高点位于约束轨道之上，下链轮的最低点位于约束轨道的底部之下，且下链轮的最低点离地面的距离大于轿箱及其附属装置的总高度；

电梯控制装置连接动力传动部分以及各楼层控制器，动力传动部分连接两个链轮组的两个上链轮和/或两个下链轮。

3.根据权利要求2所述的高效节能电梯，其特征在于：所述的多轿箱中的每只轿箱与承重轴连接的具体方式为：一根承重轴横穿轿箱箱体顶部重力中心线两边的轴承及轴承座耳，并被轴向限位。

4.根据权利要求2所述的高效节能电梯，其特征在于：多个轿箱的承重轴是沿一条平面闭合线垂向运行。

5.根据权利要求2所述的高效节能电梯，其特征在于：所述的承重轴与两个链轮组的同一侧的两条链条缆绳组合绳的连接方式具体为：承重轴横穿轿箱伸出两个轴承座耳外部的两端通过两套锁紧连接扣装置与两个链轮组的同一侧的两条链条缆绳组合绳固定连接。

6.根据权利要求2所述的高效节能电梯，其特征在于：两个链轮组的四个链轮大小相同，直径都等于两内约束轨道间距与两外约束轨道间距之和的1/2。

7.根据权利要求2所述的高效节能电梯，其特征在于：链轮组中，上链轮的轮心与约束轨道的顶部的垂直距离等于轿箱及其附属装置的总高度加20cm，下链轮的轮心与地面的距离等于两内约束轨道间距与两外约束轨道间距之和的1/4加上轿箱及其附属装置的总高度再加20cm，约束轨道的底部与下链轮的轮心高度平齐。

8.根据权利要求2所述的高效节能电梯，其特征在于：动力传动部分的动力变速箱的变速小齿轮咬合变速传动大齿轮，变速传动大齿轮与位于两个链轮组之外侧的两个变速传动小齿轮同轴连接，两个变速传动小齿轮分别咬合着传动齿轮，两个传动齿轮与两个链轮组的上链轮或下链轮分别同轴连接。

9.根据权利要求1或2所述的高效节能电梯，其特征在于：多个轿箱的数量为N=2k个，k为自然数。

10.权利要求1~9任一项所述的高效节能电梯的应用，其特征在于：包括如下方式：

1）、一面单向上楼、另一面单向下楼；

2）、双轿箱，双面开门，双向运行；

3）、四轿箱，双面开门，双向运行； 

4）、两部电梯组合，一部单向上楼、另一部单向下楼；

5）、两部电梯组合，每部均为一面单向上楼、另一面单向下楼，其中一部在奇数楼层停顿，另一部在偶数楼层停顿。