CN103332567A

CN103332567A - 一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置

Info

Publication number: CN103332567A
Application number: CN2013102868673A
Authority: CN
Inventors: 刘玮; 张小勇; 肖长歌; 董慕杰
Original assignee: State Nuclear Electric Power Planning Design and Research Institute Co Ltd
Current assignee: State Nuclear Electric Power Planning Design and Research Institute Co Ltd; Shandong Nuclear Power Co Ltd
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2033-07-09
Also published as: CN103332567B

Abstract

本发明公开了一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置，属于电梯技术领域。安装在电梯井剩余空间，电梯的对重重量等于轿厢自重，该辅助配重装置至少包括：胶底、伸缩配重杆、导轨、配重块、滑轮组、钢丝绳、重量传感器、控制箱以及控制和供电回路、滚动轴、弹簧、电磁阀、电缆。可完成电梯的智能配重；采用重量传感器对电梯轿厢载荷变化进行测量，并根据电梯需要上升或下降的层数智能匹配与之相应的配重块，以对消电梯载荷，减小电机曳引力力矩及功率；当电梯上行时，配重下行可释放储存的势能，当电梯下行时，配重上行将电梯释放的能量以势能形势储存；通过势能的回收及利用达到有效的节能和延长电机使用寿命的效果。

Description

一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置

技术领域

本发明涉及电梯技术领域，特别涉及一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置。

背景技术

电梯是一个势能性负载，为了均匀拖动负荷，电梯负载由载客轿厢和对重平衡块组成。普通电梯重量平衡系统中采用固定对平衡块，由于轿厢的载重量是变化的，因此不可能做到两侧的重量始终相等并处于完全平衡状态，一般情况下，只有轿厢的载重量达到50%的额定载重量时，轿厢和对重平衡块才处于双方质量基本平衡状态，这时的载重量称电梯的平衡点，此时由于曳引绳两端的静荷重相等,电梯才处于最佳状态。

电梯的重量平衡系统的作用是使对重平衡块与轿厢能达到相对平衡，在电梯运行中即使载重量不断变化，仍能使两者间的重量差保持在较小限额之内，保证电梯的曳引传动平稳、正常。否则，轿厢和对重平衡块就会有质量差，使电梯运行时产生机械势能。

现有一种变配重的电梯，它是由变配重轿厢、压力传感器、机械手、无线发射装置、无线接收装置、配重砝码、电机驱动装置、轿厢及配重控制机构组成，在轿厢的底部放有压力传感器，顶部装有无线发射装置，轿厢上部通过钢丝绳牵拉绕在电机驱动装置上，钢丝绳另一端固定在变配重轿厢的上端，电机驱动装置在电梯的顶部，电机驱动装置下部放有配重控制机构，配重控制机构上装有无线接收装置，在电梯的每一层放有机械手和配重砝码。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术变配重的电梯，能够减小电机的驱动力矩和功率，达到节能和使用寿命长的目的；但是这种变配重的电梯实施需要高科技的机械手，其机械手投资成本或会高于电梯本身；同时机械手在完成砝码配重时需移动砝码，耗费大量的能量；而且还需在每层设置大量的配重砝码，必然要增加大量投资成本；因而不利于现有电梯的改造。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置。可完成电梯的智能配重，确保电梯对重侧和轿厢侧平衡，电梯上行时，减少电梯电机作功，电梯下行时，完成电梯势能储存。所述技术方案如下：

一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置，安装在电梯井剩余空间，电梯的对重重量等于轿厢自重，该辅助配重装置至少包括：胶底、伸缩配重杆、导轨、配重块、滑轮组、钢丝绳、重量传感器、控制箱以及控制和供电回路、滚动轴、弹簧、电磁阀、电缆。

具体地，所述重量传感器对电梯轿厢载荷变化进行测量，根据电梯需要上升或下降的层数智能匹配与之相应的所述配重块。

具体地，所述导轨内设置有所述伸缩配重杆，所述伸缩配重杆的底部与所述胶底接触，顶部联接所述滑轮组，所述滑轮组设置在所述电梯井顶部，所述钢丝绳一端固联在所述电梯井顶部，另一端绕过所述滑轮组连接于所述轿厢中部。

具体地，所述伸缩配重杆的底部和顶部设置有相同数量的所述配重块，包括下配重块和上配重块。

具体地，所述控制箱以及控制和供电回路设置在所述电梯井地面上，通过所述电缆连接所述重量传感器及所述导轨。

具体地，所述滑轮组至少包括：动滑轮、定滑轮、轮架；所述两个定滑轮通过所述轮架安装在所述电梯井顶部，一个所述动滑轮通过所述轮架安装在所述伸缩配重杆的顶部。

具体地，所述配重块的中部设置有矩形通槽，一侧设置有凹陷平槽，所述矩形通槽内穿过所述动滑轮和所述滚动轴，所述滚动轴对称设置在所述配重块两侧，两根所述滚动轴通过所述弹簧连接，所述弹簧连接所述电磁阀。

具体地，所述伸缩配重杆至少包括：配重固定孔、伸缩卡套、可伸缩部分、固定部分；所述固定部分为套管式，上端与所述滑轮组联接，所述固定部分的下端通过所述伸缩卡套与所述可伸缩部分联接，所述可伸缩部分为实芯钢管，所述可伸缩部分的长度为轿厢最大行程L的L/2。

具体地，所述可伸缩部分和所述固定部分上设置有间隔排布的所述配重固定孔。

具体地，所述导轨通过所述胶底固定在地面上，所述导轨的两侧边对称设置有通孔。

具体地，所述导轨内部设置有正、负电极轴，所述正、负电极轴包括间隔排列的电极部分和绝缘部分，所述电极部分连接所述电磁阀。

具体地，所述电磁阀两端设置有硬导线，所述硬导线与滑动环连接，所述滑动环内设置有触点，所述触点与所述电极轴的电极部分接触。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过增设独立的电梯辅助配重装置，便可完成电梯的智能配重；采用重量传感器对电梯轿厢载荷变化进行测量，并根据电梯需要上升或下降的层数智能匹配与之相应的配重块，以对消电梯载荷，减小电机曳引力力矩及功率；当电梯上行时，配重下行可释放储存的势能，当电梯下行时，配重上行将电梯释放的能量以势能形势储存；通过势能回收达到有效的节能和延长电机使用寿命的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置的配重块结构示意图的俯视图；

图3是本发明实施例提供的一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置的滚动轴结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置的伸缩配重杆结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置的电磁阀失电时工作状态结构示意图的俯视图；

图6是本发明实施例提供的一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置的电磁阀带电时工作状态结构示意图的俯视图。

图7是本发明实施例提供的一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置的图5中A向剖视图；

图8是本发明实施例提供的一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置的图7中Ⅰ部放大轴侧示意图。

图中各符号表示含义如下：

1 胶底；

2 伸缩配重杆，2.1 配重固定孔，2.2 伸缩卡套，2.3 可伸缩部分，2.4 固定部分；

3 导轨，3.1 通孔，3.2 电极轴，3.3 滑动环，3.4 触点，3.5 硬导线；

4 配重块，4.1 下配重块，4.2 上配重块，4.3 矩形通槽，4.4 凹陷平槽；

5 滑轮组，5.1 动滑轮，5.2 定滑轮，5.3 轮架；

6 钢丝绳；

7 重量传感器；

8 控制箱以及控制和供电回路；

9 轿厢；

10 滚动轴；

11 弹簧；

12 电磁阀；

13 电缆；

14 电梯井；

A,B,C,D,E,F 为每段导轨编码；

n 为电梯停靠总层数；

H 为每一楼层高度；

L 为轿厢最大行程；

1F，2F，3F 为电梯层数。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图1所示，本发明实施例提供了一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置，针对普通电梯增设一套完全独立的辅助配重装置，当电梯上行时，配重下行可释放储存的势能，当电梯下行时，配重上行将电梯释放的能量以势能形势储存。该辅助配重装置至少包括：胶底1、伸缩配重杆2、导轨3、配重块4、滑轮组5、钢丝绳6、重量传感器7、控制箱以及控制和供电回路8、滚动轴10、弹簧11、电磁阀12、电缆13，以及现有的轿厢9、电梯井14等。通过重量传感器7对电梯轿厢9载荷变化进行测量，并根据电梯需要上升或下降的层数智能匹配与之相应的配重块4，以对消电梯载荷，减小电机曳引力力矩及功率，达到节能和延长电机使用寿命的目的。

具体地，所述导轨3通过胶底1固定在地面上，导轨3内设置有伸缩配重杆2，伸缩配重杆2的底部与胶底1接触，顶部联接滑轮组5，滑轮组5设置在电梯井14顶部，钢丝绳6一端固联在电梯井14顶部，另一端绕过滑轮组5并联接轿厢9；所述伸缩配重杆2的底部设置有若干个下配重块4.1，顶部设置有若干个上配重块4.2，其数量与底部下配重块4.1相同；所述控制箱以及控制和供电回路8设置在电梯井14地面上，通过电缆13连接重量传感器7及导轨3。

具体地，所述滑轮组5至少包括：动滑轮5.1、定滑轮5.2、轮架5.3等；所述两个定滑轮5.2通过轮架5.3安装在电梯井14顶部，一个动滑轮5.1通过轮架5.3安装在伸缩配重杆2的顶部。所述滑轮组5的作用是实现轿厢9和配重块4的行程比为2:1，以便于更多的在辅助配重侧释放或储存能量。同理，根据滑轮组5的组合方式，亦可形成其他行程比为n:1的组合。

同时参见图2所示，具体地，所述配重块4的中部设置有矩形通槽4.3，俯视整体呈回字型，以便于动滑轮5.1和滚动轴10可从矩形通槽4.3穿过，并且在配重块4的左侧加工有一凹陷平槽4.4，用于安装滚动轴10、弹簧11和电磁阀12，所述滚动轴10安装在配重块4的两侧，对称设置，并且两根滚动轴10通过弹簧11连接，所述弹簧11连接电磁阀12。

同时参见图3所示，具体地，所述滚动轴10为现有技术，采用多轮式轴，由滚体10.1、轨道10.2构成，滚体10.1沿滚体轨道10.2内滑动，所述滚动轴10可以减小轴向移动时的摩擦力。

同时参见图4所示，具体地，所述伸缩配重杆2至少包括：配重固定孔2.1、伸缩卡套2.2、可伸缩部分2.3、固定部分2.4等；所述固定部分2.4为套管式，上端与滑轮组5联接，固定部分2.4的下端通过伸缩卡套2.2与可伸缩部分2.3联接，所述可伸缩部分2.3为实芯钢管，可伸缩部分2.3的长度为轿厢最大行程L的一半，即L/2，其中L=（n-1）H；所述可伸缩部分2.3和固定部分2.4设置有间隔排布的若干个配重固定孔2.1，以便安装配重块4；所述伸缩卡套2.2是一种连接件，为现有技术，可外购。

所述伸缩配重杆2具有一定的质量，确保在不携带配重块4的情况下保持钢丝绳6和轿厢9之间存在一定的张力；所述可伸缩部分2.3仅在自身重力作用下完全伸出并与胶底1接触，由胶底1承载其重力，所述固定部分2.4仅维持可伸缩部分2.3垂直于地面；当伸缩配重杆2下移时，固定部分2.4下移，可伸缩部分2.3自动进入伸缩卡套2.2；而且在电梯停止时，若可伸缩部分2.3进入固定部分2.4，两者配重固定孔2.1的圆心会重合。

同时参见图5、图6所示，具体地，所述导轨3的两侧边各设置有一个通孔3.1，对称设置，当电磁阀12失电时，所述弹簧11处于张开状态，带动两根滚动轴10各自穿入导轨3的两侧通孔3.1；当电磁阀12带电时，所述弹簧11处于压缩状态，带动两根滚动轴10从导轨3的两侧通孔3.1脱出，并各自插入配重块4的矩形通槽4.3及伸缩配重杆2的配重固定孔2.1内。

同时参见图7、图8所示，具体地，所述导轨3内部设置有正、负电极轴3.2、滑动环3.3、触点3.4、硬导线3.5等元器件；所述电极轴3.2竖立设置，所述正、负电极轴3.2至少由间隔排列的电极部分3.2a和绝缘部分3.2b构成，所述电极部分3.2a连接电磁阀12；所述电磁阀12两端设置有硬导线3.5，通过硬导线3.5与滑动环3.3连接，所述滑动环3.3内设置有触点3.4，所述触点3.4与电极轴3.2的电极部分3.2a接触。

本发明实施例的应用举例：参见图1所示，针对普通电梯增设一套电梯辅助配重装置，本装置完全独立于普通电梯的重量平衡系统，只需在电梯井14剩余空间安装，并应确保本装置钢丝绳6垂直吊与轿厢9的中心轴线。增设本装置时应将普通电梯的对重平衡块减小至等于轿厢9自重，由智能辅助配重装置根据电梯轿厢9内载荷匹配相应的配重。

设X为轿厢内负载；Y为轿厢最大载重；Y/X为配重块数量；以一个配重块4对应轿厢内负载XKg，假设轿厢最大载重YKg，则在伸缩配重杆2顶部和底部各设置Y/X个配重块4，其中Y/X越大，其配重的精确度越高，由于所述轿厢9与配重块4的行程比为2:1，故单个配重块4的重量为2XKg，电梯上行时，配重节能可释放所储存的势能；电梯下行，配重块4可回收储存电梯的势能；电梯运行中，配重块4与轿厢9内负载对消，以减小电机曳引力及做功。

针对n层电梯，将导轨3分为2n个段。以3层电梯1F，2F，3F示例，整个导轨3可分为A-F六个段，每段导轨3分为六个卡点，每个卡点可携带一个配重块4，即，所述可伸缩部分2.3自下而上的配重固定孔2.1依次安装第六至第一块下配重块4.1，位于F段，所述固定部分2.4自上而下的配重固定孔2.1依次安装第一至第六块上配重块4.2，位于A段；由于每一卡点只包含两种状态，即携带配重块4或不携带配重块4，取携带配重块4状态为1，不携带配重块4状态为0，将每个卡点的数值状态称为码，则该电梯配重的初始码A-F可描述为“111111,000000,000000,000000,000000,111111”。

其控制算法如下：当电梯上行时，即为码向右迁移的过程，迁移的顺序从“F-A”考虑，假设电梯乘坐二人从1F升至2F，优先考虑F段，因为，此时F右侧无段，其余段均为0，故从A段选取最右侧第六块上配重块4.2移至B段，此时需第六块上配重块4.2电磁阀12带电，运行后电梯配重码变为“111110,000001,000000,000000,000000,111111”，完成后电磁阀12失电。

若电梯下行时，即为码向左迁移的过程，迁移的顺序从“A-F”考虑，以3F为例，如前文中电梯状态空载至3F，由3F乘坐四人至2F，优先考虑A段，A段左侧无段，再考虑B段，B段第六块上配重块4.2可移动一格至A段，即说明B段可满足从3F到2F楼层的变化，故B段第六块上配重块4.2电磁阀12带电，同时F段第一块下配重块4.1电磁阀12带电，运行后电梯配重码变为“111111,000000,000000,000000,100000,011111”，完成后电磁阀12失电；若将该过程变为四人由3F至1F楼层，（2F楼层不停），则由于B段移动段小于电梯楼层差，故此时B段码不动，全由F段左移，此时F段第一块和第二块下配重块4.1的电磁阀12带电，电梯配重码最终变为“111110,000001,000000,110000,000000,001111”。

本发明实施例的工作原理：利用重量传感器7对电梯轿厢9载荷变化进行测量，在电梯轿厢9闭合启动前，将所测量的轿厢9载荷变化模拟量信号通过电缆13传送至控制箱8内；控制箱8内控制器根据所存储的算法程序及电梯需要上升或下降的层数和载荷，使导轨3内正、负电极轴3.2的相应电极部分3.2a通电或失电，以控制配重块4的凹陷平槽4.4内的电磁阀12的供电；电磁阀12带电后，压缩弹簧11将滚动轴10插入伸缩配重杆2的配重固定孔2.1内，以确保伸缩配重杆2相应位置上带有合适的配重块4重量。当电梯停止轿厢9开启时，控制箱8通过导轨3内正、负电极轴3.2将已带电的电磁阀12断电，使配重块4的重量全部由导轨3承载。电梯上行时，配重块4随伸缩配重杆2在重力作用下下行，以释放其储存的势能；当电梯下行时，配重块4随伸缩配重杆2克服重力上行，以完成电梯轿厢9势能储存。

此外，本发明实施例还具有的优点，解决了普通电梯固定对重问题，确保电梯对重侧和轿厢侧平衡；采用机械原理，设计合理，结构紧凑，性能良好，投资成本较小，减少电梯电机作功，在完成节能和势能回收的同时额外耗能较低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置，安装在电梯井(14)剩余空间，电梯的对重重量等于轿厢(9)自重，其特征在于，该辅助配重装置至少包括：胶底(1)、伸缩配重杆(2)、导轨(3)、配重块(4)、滑轮组(5)、钢丝绳(6)、重量传感器(7)、控制箱以及控制和供电回路(8)、滚动轴(10)、弹簧(11)、电磁阀(12)、电缆(13)。

2.根据权利要求1所述的一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置，其特征在于，所述重量传感器(7)对电梯轿厢(9)载荷变化进行测量，根据电梯需要上升或下降的层数智能匹配与之相应的所述配重块(4)。

3.根据权利要求1所述的一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置，其特征在于，所述导轨(3)内设置有所述伸缩配重杆(2)，所述伸缩配重杆(2)的底部与所述胶底(1)接触，顶部联接所述滑轮组(5)，所述滑轮组(5)设置在所述电梯井(14)顶部，所述钢丝绳(6)一端固联在所述电梯井(14)顶部，另一端绕过所述滑轮组(5)连接于所述轿厢(9)中部。

4.根据权利要求1所述的一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置，其特征在于，所述伸缩配重杆(2)的底部和顶部设置有相同数量的所述配重块(4)，包括下配重块(4.1)和上配重块(4.2)。

5.根据权利要求1所述的一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置，其特征在于，所述控制箱以及控制和供电回路(8)设置在所述电梯井(14)地面上，通过所述电缆(13)连接所述重量传感器(7)及所述导轨(3)。

6.根据权利要求1所述的一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置，其特征在于，所述滑轮组(5)至少包括：动滑轮(5.1)、定滑轮(5.2)、轮架(5.3)；所述两个定滑轮(5.2)通过所述轮架(5.3)安装在所述电梯井(14)顶部，一个所述动滑轮(5.1)通过所述轮架(5.3)安装在所述伸缩配重杆(2)的顶部。

7.根据权利要求1或6所述的一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置，其特征在于，所述配重块(4)的中部设置有矩形通槽(4.3)，一侧设置有凹陷平槽(4.4)，所述矩形通槽(4.3)内穿过所述动滑轮(5.1)和所述滚动轴(10)，所述滚动轴(10)对称设置在所述配重块(4)两侧，两根所述滚动轴(10)通过所述弹簧(11)连接，所述弹簧(11)连接所述电磁阀(12)。

8.根据权利要求1所述的一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置，其特征在于，所述伸缩配重杆(2)至少包括：配重固定孔(2.1)、伸缩卡套(2.2)、可伸缩部分(2.3)、固定部分(2.4)；所述固定部分(2.4)为套管式，上端与所述滑轮组(5)联接，所述固定部分(2.4)的下端通过所述伸缩卡套(2.2)与所述可伸缩部分(2.3)联接，所述可伸缩部分(2.3)为实芯钢管，所述可伸缩部分(2.3)的长度为轿厢最大行程L的L/2。

9.根据权利要求8所述的一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置，其特征在于，所述可伸缩部分(2.3)和所述固定部分(2.4)上设置有间隔排布的所述配重固定孔(2.1)。

10.根据权利要求1所述的一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置，其特征在于，所述导轨(3)通过所述胶底(1)固定在地面上，所述导轨(3)的两侧边对称设置有通孔(3.1)。

11.根据权利要求1所述的一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置，其特征在于，所述导轨(3)内部设置有正、负电极轴（3.2），所述正、负电极轴（3.2）包括间隔排列的电极部分(3.2a)和绝缘部分(3.2b)，所述电极部分(3.2a)连接所述电磁阀（12）。

12.根据权利要求11所述的一种用于电梯节能及势能回收的辅助配重装置，其特征在于，所述电磁阀(12)两端设置有硬导线(3.5)，所述硬导线(3.5)与滑动环(3.3)连接，所述滑动环(3.3)内设置有触点(3.4)，所述触点(3.4)与所述电极轴(3.2)的电极部分(3.2a)接触。