CN107000990B

CN107000990B - 升降机设备中的电能生成

Info

Publication number: CN107000990B
Application number: CN201580068689.4A
Authority: CN
Inventors: 恩里克·费雷拉
Original assignee: Invinteo Stock Co
Current assignee: Invinteo Stock Co
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2015-12-14
Publication date: 2019-12-06
Anticipated expiration: 2035-12-14
Also published as: CN107000990A; WO2016096731A1; EP3233703A1; US20170341907A1

Abstract

一种在升降机设备(1)运行的同时被动地及可靠地生成电能的升降机设备(1)和方法。升降机设备(1)包括升降机轿厢(2)、用于支撑和移动升降机轿厢的张力构件(6)和与张力构件接合的滑轮(14；18)，其中压电元件(20)施加到张力构件(6)上或嵌入张力构件(6)中。随着张力构件(6)被驱动以沿着升降机井道(12)上下移动升降机轿厢(2)，张力构件还与转动滑轮(14；18)接合。在与滑轮的该接合过程中施加到张力构件的力被传输到压电元件(20)，压电元件因此生成电能。

Description

升降机设备中的电能生成

技术领域

本发明涉及升降机设备并且特别涉及在该升降机设备在运行中的电能的被动生成。

背景技术

之前在升降机的领域中已经提出使用压电元件以生成控制信号，控制信号被进送到升降机控制器，使得控制器能够调节升降机的操作。例如，JP-A-2002068618和US-B2-6715587均描述了使用安装在升降机轿厢和其相关联的框架之间或安装到升降机轿厢和其相关联的框架中的一个的压电元件。这些示例中的压电元件被设置为压力传感器，压力传感器生成至升降机控制器的信号，使得控制器能够确定升降机轿厢中的负载改变。EP-A1-1700810和DE-B3-102012108036同样地描述使用压阻元件作为压力传感器以确定运输机的支撑机构中的张力。

EP-A1-1780159和EP-A2-0636569描述了升降机操作面板，升降机操作面板通常设置在每个平台上以能使在平台上等待的预期乘客呼叫升降机。类似的面板也可以安装在升降机轿厢中以允许搭乘的乘客输入其需要的终点楼层。在两个装置中，压电元件用于操作面板中以作为按钮使得在乘客的手指施加足够的压力时，则元件生成所需要的信号至升降机控制器并且也可以点亮LED以指示接受乘客的呼叫。

相应地，压电元件已经用于升降机中以生成控制信号以用于确定升降机轿厢中的负载改变或作用为传输到升降机控制器的呼叫信号。

然而，因为升降机轿厢中的负载改变间歇地发生并且操作面板上的按钮具有较小的横截面积并且可以用相对较小的压力操作，因此升降机中的压电元件的这些应用都不足以生成可靠的能量供应。

发明内容

本发明用于克服涉及描述的现有技术的上述间题。

本发明的目的是提供在升降机设备运行的同时被动地以及可靠地生成电能的升降机和方法。通过根据独立权利要求所述的升降机设备和方法实现该目的。

升降机设备包括升降机轿厢、用于支撑和移动升降机轿厢的张力构件、与张力构件接合的滑轮，其中压电元件用于或嵌入张力构件中，和具有电连接到压电元件的至少一个阳极和至少一个阴极的输入的电力存储单元。从而，由压电层生成的电能可以被收集在电力存储单元中。

在使用时，尽管由升降机轿厢中的载荷施加在张力构件上的张力主要被张力构件自身吸收，但是一些张力将固有地被传输到压电元件。相应地，乘客数量的变化和从而升降机轿厢的负载的变化将趋向于使压电元件拉伸和收缩，导致电能生成。

此外，并且更具体地，每次张力构件被沿着其行进路径的任何滑轮偏转时，张力构件经历较大的压缩。通常地，升降机设备中的滑轮和继而滑轮所接合的张力构件的额定速度是相当高的。如果在与滑轮接合的过程中该相对较高的速度和较大的压缩力差值施加在张力构件上的或张力构件中的压电元件上，则当在升降机运行时，压电元件可生成极大的和可靠的电能供应。

优选地，压电元件被装入压电层中，压电层可以形成在张力构件的表面上或嵌入张力构件中。该压电层很容易地获得并且用于现有张力构件的压电层容易施加到外表面。可选地，，压电元件可以在制造新的张力构件过程中分别嵌入或成层形式。

张力构件可以包括由外套包围的至少一个拉伸载体。在该示例中，施加在构件上的大部分张力通过拉伸载体被传输。外套可以由适当的材料形成以保护拉伸载体免于腐蚀和被其它环境条件影响。外套材料也可以被选择以在该接合过程中增强与滑轮的接合或减少噪声。通常地，拉伸载体由钢构成，并且外套由诸如聚氨酯的塑料构成。

生成的能量可以被传输进入电力存储单元中的电能存储体中，并且可以被存储以用于随后的使用。电能存储体可以包括电池、电容器、燃料电池或任何其它形式的直流电能存储器。

根据压电元件和电能存储体的各自的额定电压，可能需要在电力存储单元的输入和电能存储体之间插入直流-直流转换器。

优选地，收集在电力存储单元中的能量可以经由一个或多个输出供应到外部电力负载。如果外部载荷具有与能量存储体相同的额定电压，则能量可以从直接地连接到能量存储体的直流输出来供应。可选地，来自能量存储体的电压可以被直流-直流转换器降压、升压或以其它方式转换以经由另一直流输出以对具有不同额定电压的外部电力负载供应。此外，直流-交流逆变器可以用于使来自能量存储体的直流电转换成交流电，交流电可以经由交流输出供应到外部电力负载。

在优选的实施例中，电力存储单元安装到升降机轿厢。相应地，收集的能量可以用于供应轿厢中的电力负载，并且即使不能使设计工程师完全地弃用移动电缆，也至少能降低用于给轿厢中的电力负载供电的任何移动电缆的额定功率。

本发明进一步地提供用于在升降机设备中提供电能的方法，包括以下步骤，提供张力构件以支撑和移动升降机轿厢，提供滑轮以用于接合张力构件，将压电元件施加到张力构件或将压电元件嵌入张力构件中，并且将压电层电连接到电力存储单元。

随后，收集的电能可以从电力存储单元供应到电力载荷。

附图说明

仅通过示例方式，将具体地参照附图描述本发明的优选实施例，其中：

图1是示出根据本发明的升降机设备中的部件的常规布置的示例性示意图；

图2A-2C是根据示例性实施例的适合用于图1的升降机设备的可选的张力构件的剖视图；

图3是用于将图2B的张力构件连接到图1的轿厢的端部连接件的诱视图；和

图4是其中收集由图2B和3的压电层生成的能量的电力存储单元的示例性实施例的示意图。

具体实施方式

图1图示了升降机设备1中的部件的常规布置的示例性实施例。升降机轿厢2和配重4被支撑在升降机井道12中的牵引构件6上。在该示例中，张力构件6具有1∶1的拉运比率(roping ratio)，由此张力构件6从固定到轿厢2的端部连接件30沿着井道12向上延伸，以通过包角α与由马达16驱动的牵引滑轮14接合，越过导向轮18并且随后沿着井道12向下返回到固定到配重4的另一端部连接件30。自然地，本领域的技术人员将容易地认识到，可替代的拉运装置同样适用并且牵引滑轮14和其相关联的马达16可以安装在轴12中以提供通常所知的无机房(machine-room-less，MRL)装置，如图所示，或可替代地可以被设置在单独的和专用机房中。

在运行中，随着牵引滑轮14被马达16转动，牵引滑轮14与牵引构件6接合以在相反方向上沿着导轨(未示出)在井道12中竖直地移动轿厢2和配重4。

图2A-2C是根据本发明的示例性实施例的适合用于图1的升降机设备1的可选的张力构件的剖视图。在图2A图示的示例中，张力构件6呈具有由外套10包围的多个拉伸载体9的平坦带的形式。包含多个压电元件20的压电层21也被嵌入带外套10中。

图2B示出可选的装置，其中带6的外套10不再形成平坦表面，而是替代地被设置多个V形肋部22。这些肋部22与设置在牵引滑轮14和导向轮18上的对应槽的接合不仅提供在带6被牵引滑轮14驱动以移动互连的轿厢2和配重4通过井道12时带6的引导，还可以增强带6和牵引滑轮14之间的牵引力。与之前的实施例相反，压电层21设置在带6的与肋部22相反的平坦暴露表面上。

图2C图示了另一示例性实施例，其中张力构件6呈具有由外套10包围的一个或多个拉伸载体9的圆形绳索的形式。除了拉伸载体9，多个压电元件20也被嵌入外套10中。

通常地，拉伸载体9将由钢丝构成，并且外套10可以由诸如聚氨酯的塑料材料形成。

在使用时，虽然分别地由升降机轿厢2和配重5的相对的载荷施加在张力构件6上的张力主要被张力构件6中的载体9吸收，但是一些张力将固有地被传输到外套10和压电元件20。相应地，乘客数量的变化和从而升降机轿厢2的负载的变化将趋向于将压电元件20拉伸和收缩，导致电能生成。

此外，并且更具体地，每次在张力构件6通过牵引滑轮14的包角α并且另外地随着张力构件6沿着其行进路径在任何导向轮18上转向时进入牵引结合时，张力构件6经历较大的压缩。

牵引滑轮14的额定速度和继而其驱动的张力构件6的额定速度将根据应用而广泛地改变。考虑的典型因素包括滑轮直径、包角α、额定负载、行进高度、拉运比率和张力构件类型。因此，牵引滑轮14可以具有从每分钟数十转(rpm)到每分钟数百转的额定速度。

如果首先牵引滑轮14具有相对较高的速度并且因此张力构件6具有相对较高的速度，并且其次在与牵引滑轮14和导向轮18接合的过程中，较大的压缩力差值施加到在张力构件6中的或在张力构件6上的压电元件20上，则在升降机1运行时，压电元件20可生成较大的和可靠的电能供应。

图3是用于将图2B的张力构件6连接到图1的升降机轿厢2的端部连接件30的透视图。张力构件6的自由端部越过楔32形成环，楔32随后插入相应的楔座34中并且被可移除的突出部36保持到位。通过楔和楔座作用在张力构件6上的夹紧力确保，在运行时，张力构件6基本没有滑动到楔座34外。张力构件6的自由端部的暴露区段通过一个或多个夹具38固定到张力构件6的平行进入区段。楔座34通过一个或多个螺栓40连接到升降机轿厢或其框架。

关于应用于张力构件6的压电层21，压电元件20的阳极和阴极从压电层21引出并且分别地连接到第一绝缘导线24和第二绝缘导线26。沿着这些导线24和26供应的直流电压用作电力存储单元PSU的输入DC_in，电力存储单元PSU安装在如图1的所示升降机轿厢2上并且将参照图4被进一步地描述。

在电力存储单元PSU中，来自输入DC_in的电能可以通过直流-直流转换器46进送并且最终被存储在能量存储体48中，在该示例中能量存储体48包括多个充电电池50。自然地其它形式的直流电能存储器，诸如电容器、燃料电池等，都是可行的。

收集在直流能量存储体48中的功率可以直接地进送到第一直流输出DC_out1并且进一步地供应到以与能量存储体48相同的额定电压操作的电力负载。可选地，来自能量存储体48的电压可以被另一直流-直流转换器46降压、升压或以其它方式转换，以经由第二直流输出DC_out2对具有不同额定电压的外部电力负载进行供应。此外，直流-交流逆变器52可以用于将来自能量存储体48的直流电转换成交流电，交流电经由交流输出AC_out供应到外部电力负载。相应地，收集在电力存储单元PSU中的功率可以供应到轿厢2中的电力负载，诸如照明、通风、操作面板等。

已经图示和描述了公开技术的原理，对本领域的技术人员将显而易见的是，可以在没有脱离该原理的情况下在布置和细节方面改变公开的实施例。鉴于公开技术的原理可以被用于的许多可能的实施例，应该认为图示的实施例仅是技术的示例并且应该不被认为限制本发明的范围。而是，本发明的范围由以下权利要求和其等同物限定。

Claims

1.一种升降机设备(1)，包括:

升降机轿厢(2)；

张力构件(6)，所述张力构件用于支撑和移动升降机轿厢；和

滑轮(14；18)，所述滑轮与张力构件接合，其中压电元件(20)施加到张力构件(6)或嵌入张力构件(6)中，以及

电力存储单元，所述电力存储单元具有电连接到压电元件(20)的至少一个阳极和至少一个阴极的输入。

2.根据权利要求1所述的升降机设备，其中：

压电元件(20)被装入压电层(21)中，所述压电层形成在张力构件(6)的表面上。

3.根据权利要求1所述的升降机设备，其中：

压电元件(20)被装入压电层(21)中，所述压电层嵌入张力构件(6)中。

4.根据权利要求2所述的升降机设备，其中：

张力构件(6)是带。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的升降机设备，其中：

张力构件(6)包括由外套(10)包围的至少一个拉伸载体(9)。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的升降机设备，其中：

电力存储单元包括电能存储体(48)。

7.根据权利要求6所述的升降机设备，其中：

电力存储单元进一步包括将所述输入和电能存储体互连的直流-直流转换器(46)。

8.根据权利要求6所述的升降机设备，其中：

电力存储单元进一步包括直接地连接到电能存储体或通过直流-直流转换器连接到电能存储体的直流输出。

9.根据权利要求6所述的升降机设备，其中：

电力存储单元进一步包括将电能存储体互连到交流输出的直流-交流整流器(52)。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的升降机设备，其中：

电力存储单元安装到升降机轿厢。

11.一种用于在升降机设备(1)中提供电能的方法，包括以下步骤：

提供张力构件(6)以支撑和移动升降机轿厢(2)；

提供滑轮(14；18)以用于接合张力构件；

将压电元件(20)施加到张力构件(6)上或将压电元件(20)嵌入张力构件(6)中；并且

将压电层电连接到电力存储单元。

12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

将电能从电力存储单元供应到电力载荷的步骤。