CN105129584A - 对重重量可调式节能货运电梯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对重重量可调式节能货运电梯。包括将货运电梯的对重由实心钢材改为空心的水箱，由对重水箱平衡电梯轿厢的重量，水箱中的水位随电梯轿厢中装载货物的重量的改变而改变，即可实现电梯对重的重量可调，则电梯中的电动机就可以只克服摩擦阻力做功而不需要克服电梯轿厢重力做功。而对重水箱中的水是从楼层中收集的使用过的经过净化的废水或污水，对于这些污水我们先对其进行收集并净化，并随着电梯的运行而注入对重水箱，用以平衡电梯轿厢的重量，利用其重力势能来作为电梯系统的一部分动力，从而减少电梯系统中电动机的做功，当电梯运行至最底层时再将水排出。这样我们就利用了生活污水的重力势能，将把自来水从低楼层输送至高楼层所消耗的能量通过电梯系统回收，达到了减少电梯运行耗能的目的。

Description

对重重量可调式节能货运电梯

技术领域

本发明涉及一种电梯，尤其涉及一种对重重量可调式节能货运电梯。

背景技术

电梯是一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行,服务于规定楼层的固定式升降设备。

垂直升降电梯具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15°的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。习惯上不论其驱动方式如何，将电梯作为建筑物内垂直交通运输工具的总称。按速度可分低速电梯(1米/秒以下)、快速电梯(1～2米/秒)和高速电梯(2米/秒以上)。19世纪中期开始出现液压电梯，至今仍在低层建筑物上应用。1852年，美国的E.G.奥蒂斯研制出钢丝绳提升的安全升降机。80年代，驱动装置有进一步改进，如电动机通过蜗杆传动带动缠绕卷筒、采用平衡重等。19世纪末，采用了摩擦轮传动，大大增加电梯的提升高度。20世纪末电梯采用永磁同步曳引机作为动力。大大缩小了机房占地，并且具有能耗低、节能高效、提升速度快等优点，极大地助推了房地产向超高层方向发展。

现如今，货运电梯的广泛应用固然可以给我们带来极大方便，但这也使得它的能耗十分的惊人。根据资料显示，电梯电动机所耗能量占电梯总耗能的70％，而电梯对重的作用是平衡轿厢的重量，但传统电梯的对重为钢板，其重量是固定的，当电梯轿厢重量与对重重量不一致时，电梯电动机就要克服重力做功。在当今能源危机严重的情况下，我们有必要对其进行改进，提高能量的利用效率，设计出一种新型的低能耗货运电梯。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种对重重量可调式节能货运电梯，解决了现有货运电梯技术中存在的电梯对重不可调节因而能耗较高的问题。

为了解决上述问题，本发明包括重量可通过注水、放水调节的电梯对重水箱，水箱中的水位随电梯轿厢中装载货物的重量的改变而改变。楼房中每层楼靠近电梯井处设置一个污水蓄水箱，污水蓄水箱中收集各个楼层中不含大块污物的污水，并附有一定程度的污水净化装置。对重水箱通过两套管道系统与污水蓄水箱相连接，分别实现对重水箱的注水、放水过程。电梯轿厢以及对重水箱中安装有重力传感器，并与单片机相连，由单片机控制所述两套注水、放水管道系统的开闭，从而使对重水箱中水的重量等于电梯轿厢中的货物重量，来平衡电梯轿厢的负载。

所述货运电梯轿厢最大载重与对重水箱满载时最大水重相等，轿厢空载时与对重水箱空载时重量相等。

所述两套管道系统每套均包括一个与通过管道与对重水箱相连的可伸缩接口、一个放置于接口内的水泵(注水、放水系统的水泵方向相反)以及一个电磁阀。

所述污水净化装置由过滤网、活性炭组成的物理净化和靠药品投放的化学净化组成。

货运电梯的其他主要系统(如制动系统等)不需要做较大改动。

采用这种基于污水重力势能回收的对重可调式节能货运电梯，具有以下优点：

1、用对重水箱来平衡电梯轿厢的重量，通过调节对重水箱中的污水量使对重水箱的重量可调节，使电梯轿厢与对重水箱一直处于重力平衡的状态，则电梯中的电动机就可以只克服摩擦阻力做功而不需要克服电梯轿厢重力做功，从而减少电梯系统中电动机的做功；2、利用了生活污水的重力势能，将把自来水从低楼层输送至高楼层所消耗的能量通过电梯系统回收，达到了减少电梯运行耗能的目的；3、将楼层中不含大块污物的污水进行了一定程度的净化，可以再次利用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

图1是所述对重重量可调式节能货运电梯主体改进结构示意图。

其中有：1.水泵；2.简易净水装置；3.污水收集管道；4.污水蓄水箱满载排水管道；5.电磁阀；6.可伸缩管道接口；7.主下水道；8.污水蓄水箱满载水位线；9.污水蓄水箱；10.对重水箱；11.缆绳。

图2是图1的俯视图，其中部分细节略去，是图1的补充。

其中有：12.对重水箱；13.可伸缩排水管道接口；14.可伸缩注水管道接口；15.污水蓄水箱。

图3是污水收集系统结构示意图。

其中有：16.无大块污物的污水收集管道；17.污水蓄水箱；18.主下水道；19含大块污物的污水收集管道。

具体实施方式

图1所示为该对重重量可调式节能货运电梯的主要节能系统(即主要改进部分)，图2为图1俯视图且图2略去了图1中一些细节，作为图1的补充。

对于图1，对重水箱10注水、放水系统由对重水箱10、污水蓄水箱9、可伸缩管道接口6(共两个接口，并排放置，分注水、排水接口，见图2)、水泵1、电磁阀5以及若干管道组成。假设货运电梯对重水箱10停在第二层楼(此时电梯轿厢，即负载停在倒数第二层)，则：加装负载(装货)时对重水箱的可伸缩注水管道接口14接入污水蓄水箱9，随后电磁阀5打开，水泵1启动，开始向对重水箱10注水，当对重水箱中水重等于负载重量时，电磁阀5、水泵1关闭，可伸缩注水管道接口14收回，电梯开始上(下)行；电梯卸货时，可伸缩排水管道接口13工作，工作过程同电梯装货时相同。若对重水箱10在最底层放水，则水直接放入下水道排走。(可伸缩管道接口6中也配有电磁阀5，随接口伸出打开，接口缩回闭合)可伸缩注水管道接口14、可伸缩排水管道接口13并排放置，其区别是接口中的水泵放置方向相反(见图2)。且在污水蓄水箱9上方有污水净化装置2。在污水蓄水箱9中的高处有一管道4与主下水道7相连接，若污水蓄水箱9中水位高过此高度8则其中污水直接通过此管道排出，所以污水蓄水箱9中的污水不会溢出。

对于图3，我们将楼层中的排水管道分为两组：一组管道19中的污水含大块固体(如卫生间中排放的污水)，这一组管道汇集后直接排入主下水道18；另一组管道16中不含大块固体(如洗漱废水、清洁废水等)，这一组管道汇集后经净化装置后通向污水蓄水箱17，便达到了污水收集的目的。

根据我们的设计，电梯负载(轿厢)空载时对重水箱10亦应为空载(两者空载重量相同)，而当负载(轿厢)装货之后，就应向对重水箱10中注水以平衡二者重量。此时负载(轿厢)装有货物，对重水箱10为空箱。负载(轿厢)以及对重水箱10通过下方的传感器将二者的压力(重力)信号转化为电流信号，经过变送器后转变为电压信号传给总控(总控由单片机及其开发板组成)，由总控进行比较分析发出指令，控制可伸缩管道接口6伸出，电磁阀5打开，水泵1运行，开始向对重水箱10注水；当对重水箱中10的水与负载中的货物重量相等时，总控发出指令，电磁阀5、水泵1关闭，可伸缩管道接口6缩回，电梯开始上行或下行。放水时过程与注水时相同，只是接口换为可伸缩排水管道接口工作。

对于污水蓄水箱9中污水的简易净化，我们首先采用过滤网与活性炭对其进行过滤，再添加氢氧比钠(烧碱)：保持PH值为中性(7.0-7.8为佳)；聚合氯化铝(沉淀剂)：沉淀杂质，以及硫酸铜：进行杀菌。

对于本对重重量可调式节能货运电梯的节能效果：电梯的耗电主要来自于驱动轿厢升降的电动机，据有关统计数据表明，传统货运电梯电动机拖动负载消耗的电能占总耗电量的70％以上。对于传统电梯，分析其电梯电动机的功率(设电梯额定载重量为Q,轿厢自重为P，额定速度为v，平衡系数为K，效率为η，电机输出功率为N，重力加速度为g＝9.8m/s2，对重重量为P+KQ.重量单位为Kg，速度为m/s,功率为W)。

假设货梯重2000kg，轿厢运行时功率为：N*η＝(P+KQ)*g*v-P*g*v＝K*Q*g*v即N＝K*Q*g*v/η按GB/T10058-97《电梯技术条件》规定，各类电梯的平衡系数应为0.4～0.5，先假设为0.45.电梯载重讨论半载情况2000kg(电梯自重1t，载重1t)，η取50％，其功率约为8.8kw。按照每天3h，每年300天机算，电动机年耗电7920kw*h。而传统货运电梯电动机拖动负载消耗的电能占总耗电量的70％以上，则传统货运电梯总耗电约为11320kw*h(每年)。

采用我们设计的电梯之后，每次电梯运行都用储水箱中的水去平衡电梯另一边载货轿厢(假设平衡其90％的重量)，其他条件不变，则电机功率不到1000w，年耗电900kw*h。再加上水泵功率4kw，其他条件不变，水泵年耗电3600kw*h。则电动机加水泵年耗电4500kw*h。考虑到改进前后货运电梯除电动机、水泵外的其余部件耗电量几乎不变，则改进后货运电梯总耗电量约为7900kw*h(每年)，相对于传统的货运电梯耗电量节省了约3420kw*h(每年)，即相对于传统货运电梯，我们改进后的货运电梯将至少节省约30％的电量(见下表)。

	电机耗能(kw/h)	水泵耗能(kw/h)	其他耗能(kw/h)	总耗能(kw/h)
					传统电梯	7920	0	3400	11320
改良电梯	900	3600	3400	7900
					节约能量	7020	-3600	0	3420

注：电梯载重:2000kg(自重1载重1t)。运行时间3h/天，每年300天(电机耗能占电梯总耗能的70％)

可行性分析：根据《建筑给水排水设计规范》,商场营业厅平均日用水量为5-8L/㎡，按一家商场每层面积为2500㎡计算，其日用水量应为12.5吨，假设我们只收集其中的8-10吨，这就完全可以为货运电梯提供足够的动力。且经过我们的生活污水净化装置，在储水、蓄水系统中流动的水可以完全避免出现堵塞、异味及滋生细菌的情况。

本申请中没有详细说明的技术特征为现有技术，上述实施例仅示例性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。因此熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思维下所完成的一切等效修饰或改变仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (3)

1.一种对重重量可调式节能货运电梯，包括污水收集和排放管道、蓄水箱、污水的基本净化装置、小型水泵，对重水箱以及普通的电梯系统，其特征在于：污水收集管道与蓄水箱相连，在蓄水箱与污水收集管道间装有污水净化装置，蓄水箱与对重水箱通过可伸缩管道接口相连；

所述对重水箱装有重力传感器，重力传感器与单片机相连，用于控制可伸缩管道的各个开关从而使对重水箱中水的重量等于轿厢中负载的重量；

所述可伸缩管道接口包括可伸缩排(注)水管道接口，水泵以及电磁阀。

2.根据权利要求1所述的对重重量可调式节能货运电梯，其特征是，对重水箱是作为平衡电梯轿厢重量的储水箱，其重量可以通过调节其中的污水量来调节。

3.根据权利要求1所述的对重重量可调式节能货运电梯，其特征是，所述蓄水箱是一层中所独立出来的一个紧靠电梯井的储水箱。