CN105217229A - 一种能源回收自清洁的垃圾输送系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能源回收自清洁的垃圾输送系统，包括：用于输送垃圾桶升降循环的升降机构，所述升降机构具有环形输送件，环形输送件上间隔布置有多个连接座，每个连接座上转接有所述的垃圾桶；安装在所述升降输送机构两侧并用于保持垃圾桶升降运动姿态的限位轨道，靠近所述升降机构的底部设有无限位轨道作用的垃圾倾倒位；置于各楼层并用于控制垃圾桶在垃圾投放口停止的即停机构；位于所述升降机构下方的垃圾储存箱，用于储存各垃圾桶翻转倒出的垃圾。本发明适用于高层建筑各楼层垃圾的升降输送；节省电梯运输垃圾的功耗，节能减排；减少垃圾处理的人力消耗，降低管理成本。

Description

一种能源回收自清洁的垃圾输送系统

技术领域

本发明涉及用于高层建筑的垃圾输送系统，尤其涉及一种能源回收自清洁的垃圾输送系统。

背景技术

高楼垃圾管道并非新近的垃圾运输思路，早在上世纪该类设计就在高层建筑中得到广泛应用。例如公开号为CN201517279U的实用新型专利提供了一种高层建筑的垃圾回收系统，由垃圾管道、垃圾投口、多孔挡板、垃圾箱组成，垃圾管道顶部是开放式的，由楼顶延伸至楼底的垃圾箱内，每层楼靠近管道一侧的位置开一个垃圾投口并设置挡板，在管道与垃圾箱交汇的位置倾斜设置一多孔挡板。但由于其具体的实现方式是垃圾在管道内自由落体，且底部的垃圾储存空间相对开放，存在较大的卫生问题，所以近年来新建的高层建筑逐渐摒弃该设计方案。

一般而言，现在高层建筑中的垃圾主要通过人力逐层收集，再通过电梯运下。该种方式浪费人力资源的同时消耗了较多电能。目前较为先进的高层建筑垃圾处理方法主要有气力管道(通过真空将管道中的垃圾吸到垃圾中转站中)，还有水力管道(先通过粉碎机将垃圾绞成粉末状，然后用水将粉末状垃圾通过管道冲走)。

现有，公开号为CN203684603U的专利文献公布一种建筑内的垃圾实时运送系统，垃圾从设置在高层建筑内的垃圾投放滑道投入后，经由垂直垃圾运输管道内的垃圾托板掉落至地下横向垃圾运输管道内的传送带上，经传送带运行至垃圾池上方，垃圾被垃圾挡刷挡下后掉落至垃圾池内，传送带则继续循环运行。虽然该垃圾实时运送系统解决了垃圾自由落体的缺陷，但是采用垃圾托板作为载体，部分生活垃圾容易污染垃圾运输管道内壁，难免会出现异味，且传送带在运行过程中消耗较高。另外，虽然这些先进的垃圾管道垃圾处理效果较好，但是需要在建筑设计之初就将其装入建筑内部，对于现有的许多高层建筑来说无法适用，且技术要求、安装要求较高，存在较大的能耗，对于现阶段来说不具备广泛适用性。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种能源回收自清洁的垃圾输送系统，适用于高层建筑各楼层垃圾的升降输送；节省电梯运输垃圾的功耗，节能减排；减少垃圾处理的人力消耗，降低管理成本。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种能源回收自清洁的垃圾输送系统，其特征在于，包括：

用于输送垃圾桶升降循环的升降机构，所述升降机构具有环形输送件，环形输送件上间隔布置有多个连接座，每个连接座上转接有所述的垃圾桶；

安装在所述升降输送机构两侧并用于保持垃圾桶升降运动姿态的限位轨道，靠近所述升降机构的底部设有无限位轨道作用的垃圾倾倒位；

置于各楼层并用于控制垃圾桶在垃圾投放口停止的即停机构；

位于所述升降机构下方的垃圾储存箱，用于储存各垃圾桶翻转倒出的垃圾。

本发明的升降机构利用垃圾丢入导致两侧垃圾桶之间存在重力差作为动力源；垃圾桶升降过程中通过限位轨道固定姿态，避免在垃圾桶在竖直运动过程中翻转或倾斜；若系统处于运动状态时，即停机构能控制垃圾桶停留在楼层的垃圾投放口，便于住户倒放垃圾；在垃圾桶下降至垃圾倾倒位时，由于脱离限位轨道，垃圾桶相对连接座翻转倾倒垃圾，使垃圾落入储存箱内。

优选的，所述的升降机构包括布置在建筑顶部和底部的定滑轮，所述的环形输送件绕置在上下定滑轮上。

本发明中的环形输送件包括但不仅限于输送带、输送绳索或输送链条，环形输送件为间隔布置的两条，对应建筑顶部和底部的定滑轮也为两组，环形输送件绕置在每组的上下两个定滑轮上，以更好的平衡垃圾桶的升降运动。

作为优选的，至少一个定滑轮的转轴上设有传感器和锁止升降机构的制动机构，所述传感器用于检测转轴扭矩并向制动机构发出解除锁止升降机构的信号。

为更合理地控制整个垃圾输送系统的运行，定滑轮的转轴上安装有传感器和制动机构，制动机构相当于定滑轮的刹车，使输送系统保持静止状态，传感器用于检测转轴扭矩，当放入的垃圾增加时，转轴扭矩增大，若转轴扭矩大于控制单元设定的阈值时，制动机构解除对定滑轮的锁止，输送系统启动，垃圾桶竖直下降不断将垃圾倒入垃圾储存箱；当垃圾倾倒完毕后传感器检测到输送系统速度为零时，制动机构接收控制单元的信号锁止定滑轮，从而停止整个垃圾输送系统，等待住户再次投放足够重量的垃圾后启动。

优选的，其中一个定滑轮的转轴接入一加速器，所述加速器的高速轴输出至发电机。通过定滑轮带动发电机发电，实现重力势能到动能再到电能的转化，发电机即实现了垃圾重力势能到电能的转化，又能够起到限制装置运行速度的作用。由于发电机输入转速须达到数百转至上千转，系统传送垃圾的速度与其不在同一数量级，故采取加速器进行加速，使传输的力矩减小同时增大转速，以适应发电机的工作条件。

优选的，建筑底部的定滑轮上悬挂有用于张紧环形输送件的配重块。只有在张紧的情况下才能保证环形输送件与定滑轮之间不轻易发生滑动，所以在下方两个定滑轮上挂有配重块，保留垂直方向的移动自由度，保证滑轮和环形输送件能有效接触，绳索时刻保持张紧。

优选的，所述的连接座套设在环形输送件上并具有与垃圾桶侧边轴相配合的轴承孔，即连接座具有与垃圾桶的轴相配合的轴承座，保持两者之间的转动自由度，便于垃圾桶的翻转倾倒垃圾。

优选的，所述限位轨道内设有与垃圾桶两侧的导向轮相配合的限位槽，所述限位槽在限位轨道的进入段扩径布置。

垃圾桶在升降过程中，导向轮滑动配合在限位槽内，保持垃圾桶的姿态；当垃圾桶运行到升降机构的顶部和底部时，在此处完成转向，由向下运动变为向上运动，或向上运动变为向下运动，且垃圾桶整个翻转过来，同时垃圾桶在进入限位轨道时，可能具有一定的摆动幅度或位置不确定性，因此设置限位槽的入口处呈扩口形，以此来增加限位槽的入口面积，满足不同极限位置的垃圾桶的导向轮均可进入限位轨道的限位槽内，同时限位槽入口处的宽度逐渐变窄，逐渐引导垃圾桶姿态，直至垃圾桶的轴线垂直于水平面。

优选的，所述的即停机构包括转接在垃圾投放口的挡板、竖立的传动杆和水平转动的档杆，所述传动杆的两端安装有受挡板驱动的被动齿轮和驱动所述档杆的主动齿轮。挡板打开后，通过一对锥齿轮带动传动杆，即传动杆顶部的被动齿轮为锥齿轮，然后传动杆和档杆之间通过一对直齿轮传递运动，使档杆转向挡住运动的垃圾桶，方便住户投放垃圾，在挡板关闭后，档杆复位解除对垃圾桶的阻挡，系统重新开始运行。

优选的，所述垃圾储存箱的上方装有除味杀菌装置。

除味杀菌装置包括但不仅限于臭氧发生装置和紫外光杀菌装置等，对移动至此的垃圾桶除味杀菌，同时有部分臭氧沿漏斗结构下沉入垃圾储存箱中，进一步避免异味的产生和扩散。

优选的，所述垃圾储存箱的顶部设有漏斗状的集料口，用于适应倾倒的垃圾分布，避免垃圾掉落至垃圾储存箱外；另外，集料口垃圾滑道的同时引导密度较大的臭氧灌入储存箱，清除细菌和异味。

本发明的垃圾输送系统可在现有的建筑外部加装，采取特殊的结构设计解决了垃圾运输和管道卫生的问题，而且有回收垃圾重力势能、附带发电的功能；同时避免受因垃圾在同一楼层停留过久而带来的卫生问题困扰，能节省电梯运输垃圾的功耗，节能减排；减少垃圾处理的人力消耗，降低管理成本。

附图说明

图1为垃圾输送系统的结构示意图；

图2为升降机构的结构示意图；

图3为连接座的结构示意图；

图4为即停机构的结构示意图；

图5为垃圾储存箱的结构图；

图6为垃圾储存箱的另一结构图；

图7为垃圾输送系统的原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种能源回收自清洁的垃圾输送系统，包括驱动垃圾桶1的升降机构2、限位轨道4、即停机构5和垃圾储存箱7。

升降机构2用于输送垃圾桶1循环升降，包括两个定滑轮22和两个定滑轮23，分别同轴布置在建筑顶部和底部，处于同一垂直线上的两个定滑轮为一组，每组定滑轮上绕置有钢丝绳21，垃圾桶1通过连接座8间隔固定在钢丝绳21上，垃圾桶1间距固定为楼层高度，钢丝绳21跨过上下两个定滑轮连成环状。

本实施例中，每个楼层对应两个垃圾桶1，分别布置于装置的两边，一边的垃圾桶1靠近建筑楼层的垃圾投放口，另一边的远离建筑，最下端有一个垃圾桶1起到初始位置平衡作用。

建筑顶部的定滑轮22转轴上设有传感器和锁止升降机构2的制动机构。制动机构相当于定滑轮22的刹车，使输送系统保持静止状态，传感器用于检测转轴扭矩，当放入的垃圾增加时，转轴扭矩增大，若转轴扭矩大于控制单元设定的阈值时，制动机构解除对定滑轮22的锁止，输送系统启动，垃圾桶1竖直下降不断将垃圾倒入垃圾储存箱7；当垃圾倾倒完毕后传感器检测到输送系统速度为零时，制动机构接收控制单元的信号锁止定滑轮22，从而停止整个垃圾输送系统，等待住户再次投放有足够重量的垃圾后启动。即本实施中的升降机构2以装置两侧垃圾桶之间的重力差为动力源，当一侧的垃圾桶装满，原本空垃圾桶形成的平衡被打破，一侧装有垃圾的垃圾桶由于自重向下运动，并带动两个定滑轮转动，从而启动升降机构。

同时，定滑轮22的转轴接入一加速器25，加速器25的高速轴输出至发电机26。通过上方的定滑轮22带动发电机26转动来发电，从而实现了重力势能到动能再到电能的转化。发电机即实现了垃圾重力势能到电能的转化，又能够起到限制装置运行速度的作用。一般而言，发电机26输入转速须达到数百转至上千转；系统传送垃圾的速度与其不在同一数量级，故采取加速器25进行加速，使传输的力矩减小同时增大转速，以适应发电机的工作条件。由于系统速度不宜过低，否则将有大部分输入功用于克服发电机的机械阻力及电流自耗。若要提高转速，须有足够的加速度，那么开启重力差不宜过小；故采用制动机构防止整个系统发生常态运行，即形成相当的重力差后才允许系统运转，使发电机工作在高效率区间。当速度传感器检测到系统运动停止时再由控制器发出指令使制动机构再次抱紧。平衡状态下，该系统保持静止，制动机构将升降机构锁止。制动机构采用加压增大摩擦力的方式实现对轴的锁止。当投放侧的垃圾总重累积到系统预设阈值时，位于顶端承重转轴的扭矩将达到相应的数值，分布于承重转轴的传感器组将信息(电流)反馈至嵌入式控制器，由嵌入式控制器发出指令使制动装置松开，系统在重力差的作用下开始运动。当系统开始运动时，承重定滑轮被钢丝绳驱动，速度与力矩通过刚性转轴及与之相联接的加速器低速轴传递给加速器25，并在装置内实现二级加速后输出；此时发电机26被与之相联接的加速器25高速轴所驱动，开始转动；发电机输出的电能将存入蓄电池中供后续使用。蓄电池储存的电能除了用于提供臭氧发生器及通风器的运作外，还可以在发生诸如火灾、地震等危险情况时作为应急电源使用。

建筑底部的定滑轮23上悬挂有用于张紧钢丝绳21的配重块24。只有在张紧的情况下才能保证钢丝绳21与定滑轮22和定滑轮23之间不轻易发生滑动，保留垂直方向的移动自由度，保证定滑轮和钢丝绳21能有效接触，绳索时刻保持张紧。

垃圾桶1通过连接座8间隔固定在钢丝绳21上。如图3所示，连接座8套设在钢丝绳21上，具有供钢丝绳21穿过的通孔81，通孔81的侧壁插设有锁紧螺栓82，通过拧紧锁紧螺栓82给钢丝绳21施加一个较大的压力，使得钢丝绳21与连接座8之间的摩擦力足够承受垃圾桶及内部垃圾的重力而不至于发生相对滑动。另外，连接座8还具有与垃圾桶侧边轴相配合的轴承孔83，相当于与垃圾桶的轴相配合的轴承座，实现两者之间的转动自由度，便于垃圾桶在自重下的翻转倾倒垃圾。

垃圾桶1与钢丝绳21仅通过连接座8连接，受重力作用会有翻转运动的趋势。为了使垃圾桶在竖直运动过程中不至于倾倒，可在平行于钢丝绳的适当距离处加装限位轨道，包括布置在钢丝绳21的两侧的限位轨道41和限位轨道42，限位轨道内设有与垃圾桶21两侧的导向轮11相配合的限位槽43，垃圾桶在升降过程中，导向轮滑动配合在限位槽内，通过垃圾桶侧壁的导向轮11与限位槽43壁接触产生压力，以此平衡翻转力矩，持垃圾桶的姿态。因投放侧垃圾桶运行到系统底端会脱离轨道(垃圾倾倒需要)，故垃圾桶从外侧再次进入轨道时姿态不固定；顶端的垃圾桶转向也存在同样的问题。设置限位槽43的入口44处呈扩口形，以此来增加限位槽的入口面积，满足不同极限位置的垃圾桶的导向轮均可进入限位轨道的限位槽内，同时限位槽入口处的宽度逐渐变窄，逐渐引导垃圾桶复位，直至垃圾桶的轴线垂直于水平面。

当输送系统处于运动状态时，若此时有用户需要倒垃圾，则需要紧急置停正在运动的整个装置，使得垃圾桶能够准确地停在楼层规定位置，以方便倾倒垃圾。如图4所示，即停机构5包括转接在垃圾投放口的挡板51、竖立的传动杆52和水平转动的档杆53。传动杆52的两端安装有受挡板驱动的被动齿轮和驱动档杆53的主动齿轮。挡板打开后，通过一对锥齿轮54带动传动杆，即传动杆顶部的被动齿轮为锥齿轮，然后传动杆和档杆之间通过一对直齿轮55传递运动，使档杆53转向挡住运动的垃圾桶。即停机构安装于建筑墙面内部。当挡板51被向上打开时，通过一对锥齿轮和一对直齿轮传递运动，使得下面的两根档杆能够向管道内转出，挡住运动的垃圾桶，此时由于钢丝绳的限位作用整个输送系统将被迫停下。完成倾倒后关上挡板51，通过齿轮的传动档杆53复位，输送系统开始运动。挡板51上有开有透明小窗56，用户可以透过该窗口观察到管道内的情况并作出判断，避免开门时挡条损伤垃圾桶。为了起到缓冲作用。档杆53并非全由金属制作而成，而是由金属内芯和外部缓冲橡胶合成，既能起到缓冲作用，又保证了强度。

垃圾储存箱7的上方装有除味杀菌装置，除味杀菌装置包括但不仅限于臭氧发生装置和紫外光杀菌装置等，对移动至此的垃圾桶除味杀菌，同时有部分臭氧沿漏斗结构下沉入垃圾储存箱中，进一步避免异味的产生和扩散。本实施例中，除味杀菌装置主要为臭氧发生装置。臭氧发生装置安装于垃圾储存箱上方1米处的垃圾通道内壁上，除了用臭氧进行消毒杀菌之外，在靠近通道底部还装有通风扇，对管道内部实现间歇性的通风。根据臭氧空间消毒标准，垃圾废物处理空间的消毒指标为10ppm臭氧浓度，每立方米每小时臭氧消耗量25mg。以臭氧发生器下方管道容积与垃圾储存箱容积之和为2.4立方米计算，全天八小时工作时间共需480mg，采用18w功率每小时产量400mg的臭氧发生器，考虑到逸散及通风损失，设定全天分四次开机，每次30分钟即可满足消毒要求。此外，我国卫生部1979年制定的《工业卫生标准》中规定，臭氧的安全标准为0.15ppm，考虑到本装置放置于开放空间，加之臭氧的易分解特性和对人体有损害浓度下的刺激性气味对人的警示作用，可有效避免少量逸散臭氧对附近人体产生伤害。

升降机构2下方的垃圾储存箱7，用于储存各垃圾桶翻转倒出的垃圾。垃圾储存箱7将垃圾收容在一个相对封闭的空间内，控制污染物、异味的同时方便垃圾的进一步运输。本实施例中的垃圾储存箱高1.6m、长1.2m、宽1m。如图5和图6所示，垃圾储存箱7的顶部设有漏斗状的集料口71，用于适应倾倒的垃圾分布，避免垃圾掉落至垃圾储存箱外；另外，集料口垃圾滑道的同时引导密度较大的臭氧灌入储存箱，清除细菌和异味。同时箱体上方开口面积限制至0.2平方米，控制了异味的扩散。箱体下方也设为漏斗结构72，依靠0.2平方米箱门73进行可靠密封，开启时可方便垃圾卸入收集车。

本发明的垃圾输送系统在具体实施时，初始时所有装置均处于静止状态，当人们打开挡板将垃圾丢入垃圾桶时，由于两边垃圾桶的重力差未达到预设的开启力，在制动机构的阻力下升降机构依旧保持静止。当人们陆续地丢入更多的垃圾，两边的重力差达到预设的开启力时，控制器控制制动机构从滑轮轴上脱开，升降机构在垃圾重力的带动下开始运动，定滑轮开始转动，通过加速器带动发电机进行发电，一开始发电机阻力较小，随着转速的增加阻力逐渐增大，当阻力与重力差达到平衡时，垃圾桶的运行速度将稳定不变。当垃圾桶运动到升降机构最下端时，垃圾桶上的导向轮脱离导轨绕轴做回转运动，同时垃圾桶也随着钢丝绳运动，垃圾桶以“甩下”的方式将垃圾倾倒出来，垃圾通过管道底端的漏斗状出口进入到位于地下室的垃圾储存箱中。垃圾桶在倒完垃圾后由于惯性继续运动，但由于摩擦及发电机的阻力作用，垃圾桶最终将保持静止。这里有必要说明一下设置奇数个垃圾桶的用意。如图7所示。左图中是稳定状态，当在惯性的作用下运动到右图位置时，由于两边存在重力差使得装置不会静止于该位置，在若干次的震荡后装置会回到左图的稳定位置。这样保证了在倒完垃圾后垃圾桶能够回到各楼层的对应位置。

Claims (10)

1.一种能源回收自清洁的垃圾输送系统，其特征在于，包括：

用于输送垃圾桶升降循环的升降机构，所述升降机构具有环形输送件，环形输送件上间隔布置有多个连接座，每个连接座上转接有所述的垃圾桶；

安装在所述升降输送机构两侧并用于保持垃圾桶升降运动姿态的限位轨道，靠近所述升降机构的底部设有无限位轨道作用的垃圾倾倒位；

置于各楼层并用于控制垃圾桶在垃圾投放口停止的即停机构；

位于所述升降机构下方的垃圾储存箱，用于储存各垃圾桶翻转倒出的垃圾。

2.如权利要求1所述的垃圾输送系统，其特征在于，所述的升降机构包括布置在建筑顶部和底部的定滑轮，所述的环形输送件绕置在上下两个定滑轮上。

3.如权利要求2所述的垃圾输送系统，其特征在于，至少一个定滑轮的转轴上设有传感器和锁止升降机构的制动机构，所述传感器用于检测转轴扭矩并向制动机构发出解除锁止升降机构的信号。

4.如权利要求3所述的垃圾输送系统，其特征在于，其中一个定滑轮的转轴接入一加速器，所述加速器的高速轴输出至发电机。

5.如权利要求2所述的垃圾输送系统，其特征在于，位于建筑底部的定滑轮上悬挂有用于张紧环形输送件的配重块。

6.如权利要求1所述的垃圾输送系统，其特征在于，所述的连接座套设在环形输送件上并具有与垃圾桶侧边轴相配合的轴承孔。

7.如权利要求1所述的垃圾输送系统，其特征在于，所述限位轨道内设有与垃圾桶两侧的导向轮相配合的限位槽，所述限位槽在限位轨道的进入段扩径布置。

8.如权利要求1所述的垃圾输送系统，其特征在于，所述的即停机构包括转接在垃圾投放口的挡板、竖立的传动杆和水平转动的档杆，所述传动杆的两端安装有受挡板驱动的被动齿轮和驱动所述档杆的主动齿轮。

9.如权利要求1所述的垃圾输送系统，其特征在于，所述垃圾储存箱的上方装有除味杀菌装置。

10.如权利要求9所述的垃圾输送系统，其特征在于，所述垃圾储存箱的顶部设有漏斗状的集料口。