CN107140514B - 一种节能型液压扶梯 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种节能型液压扶梯，包括控制器、下行扶梯、上行扶梯、同时具有泵和马达工况的第一变量马达及第二变量马达、换向阀，且后三者形成液压回路；第一变量马达的输出轴与下行扶梯的传动轴相连，第二变量马达的输出轴与上行扶梯的传动轴相连；当下行扶梯的下行速度大于预设阈值时，换向阀处于第一工位，且其进油口与第一变量马达的泵工况油口连通，回油口与其马达工况油口连通；当下行扶梯的下行速度小于预设阈值时，换向阀处于第二工位，且进油口与第一变量马达的马达工况油口连通，回油口与其泵工况油口连通。本发明将下行扶梯的重力势能转换为压力能，用于驱动上行扶梯运转，能量转换环节简短，转换效率高，不占用额外空间，成本低廉。

Description

一种节能型液压扶梯

技术领域

本发明涉及电梯技术领域，特别涉及一种节能型液压扶梯。

背景技术

随着经济的发展，商场、酒店、车站、机场、地铁、医院等公共场所中自动扶梯的使用量不断增加。在这些应用场合中，自动扶梯基本上一天连续工作在12小时以上。在车站、机场等公共交通设施中，自动扶梯更是通宵达旦地运行。一组普通自动扶梯，功率一般为8kW每台，如果每天工作12小时，一年的电能消耗量可达7万千瓦。因此，对自动扶梯的节能控制技术进行研究对节能减排具有重要意义。

自动扶梯可以分成上行和下行两个工作状态，上行消耗电能克服扶梯内部的摩擦力做功，下行通过制动装置消耗重力势能。如果能够回收扶梯下行时负载的重力势能，则可以大大降低扶梯的功耗。目前常用的回收扶梯下行负载重力势能的方法有两种方案。其中一种方案是利用机械装置，让下行扶梯去驱动上行扶梯。例如，上行自动扶梯受上行驱动机构驱动并运行，下行自动扶梯受下行驱动机构驱动并运行，上行驱动机构的上行主动齿轮与下行驱动机构的下行主动齿轮直接或间接啮合，且转动方向相反，如此，即可在特定情况下由下行自动扶梯带动上行自动扶梯运行。这种方案原理简单，即将下行自动扶梯的重力势能转化为机械能并直接传递给上行自动扶梯，驱动上行扶梯运行。第二种方案是利用电器装置将下行扶梯的负载重力势能转换为电能。例如，下行时，在负载重力势能的作用下，下行扶梯的电机处于再生制动状态，电机相当于发电机，产生的电能可以通过相应装置提供给上行电机或者反馈回电网。

目前的节能型扶梯的节能方式大多是通过改进自动扶梯的机械结构来达到简单节能的效果。但是，扶梯的空间布置往往很紧凑，机械结构设计比较复杂难以实现，并且安装难度较大，另外，通过电器装置进行发电的方案，设备成本太高，而且对电网存在冲击，在使用回收的电能时，又要重新转换为机械能，能量多次转换后，能量损耗较高。

因此，如何方便简单地实现扶梯的节能，同时避免占用额外的空间，降低成本，提高能量回收利用率，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种节能型液压扶梯，能够方便简单地实现扶梯的节能，同时避免占用额外的空间，降低成本，提高能量回收利用率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种节能型液压扶梯，包括下行扶梯、上行扶梯、同时具有泵和马达工况的第一变量马达及第二变量马达、换向阀和控制器，且所述第一变量马达、第二变量马达和换向阀形成液压回路；

所述第一变量马达的输出轴与所述下行扶梯的传动轴相连，所述第二变量马达的输出轴与所述上行扶梯的传动轴相连；

当所述下行扶梯的下行速度大于预设阈值时，所述控制器使所述换向阀处于第一工位，且其进油口与所述第一变量马达的泵工况油口连通，其回油口与所述第一变量马达的马达工况油口连通；

当所述下行扶梯的下行速度小于预设阈值时，所述控制器使所述换向阀处于第二工位，且其进油口与所述第一变量马达的马达工况油口连通，其回油口与所述第一变量马达的泵工况油口连通。

优选地，还包括与所述换向阀的进油口连通、用于在所述第一变量马达处于泵工况时将其液压能储存的蓄能器。

优选地，还包括与所述控制器的信号输入端连接、用于检测所述第一变量马达的输出轴转速的转速传感器，且当所述转速传感器的检测值低于期望转速时，所述控制器控制所述第一变量马达的排量减小；当所述转速传感器的检测值高于期望转速时，所述控制器控制所述第一变量马达的排量增大。

优选地，还包括与所述换向阀的进油口连通、用于调节进入到所述第一变量马达或从所述第一变量马达的泵工况油口流出的液压油流量的节流阀。

优选地，所述换向阀具体为三位四通电磁换向阀。

优选地，还包括与所述节流阀的进油口连通、用于检测液压回路中的压力的压力传感器，以及用于供给压力油的主泵，所述压力传感器与所述控制器的信号输入端连接，以使所述控制器控制用于驱动所述主泵运转的伺服电机的转速。

优选地，还包括与所述主泵的出油口连通、用于使所述第一变量马达或第二变量马达制动的液压制动器。

优选地，还包括与所述液压制动器的进油口连通、用于控制其与所述主泵的出油口通断的开关阀。

优选地，还包括连通于所述液压制动器与开关阀之间、用于调节所述液压制动器的制动时间的制动节流阀。

优选地，所述节流阀和/或所述制动节流阀为电液比例节流阀。

本发明所提供的节能型液压扶梯，主要包括下行扶梯、上行扶梯、第一变量马达、第二变量马达、换向阀和控制器。其中，第一变量马达、第二变量马达和换向阀形成液压回路。第一变量马达的输出轴与下行扶梯的传动轴相连，第二变量马达的输出轴与上行扶梯的传动轴相连。重要的是，第一变量马达与第二变量马达均同时具备泵和马达的功能，当二者处于泵工况时，泵工况油口输出高压压力油，油箱输出的低压压力油从其马达工况油口进入；当二者处于马达工况时，高压压力油进入马达工况油口，同时泵工况油口输出低压压力油至油箱。对于第一变量马达(或第二变量马达)的工况选择控制，由换向阀来完成。当下行扶梯的下行速度大于预设阈值时，此时下行扶梯上的行人较多，重力势能较大，下行扶梯在往下运转时，行人的重力势能部分转化为对下行扶梯的动能，并带动第一变量马达的输出轴反向旋转，此时第一变量马达处于泵工况，对外输出能量，同时，换向阀处于第一工位，并且换向阀的进油口与第一变量马达的泵工况油口连通，回油口与第一变量马达的马达工况油口连通，如此，使得当前作为泵使用的第一变量马达输出压力油通过换向阀返回液压主回路或油箱，用作主泵的动力驱动上行扶梯进行运转。而当下行扶梯的下行速度小于设阈值时，下行扶梯上的行人数量较少，重力势能较低，无法带动第一变量马达的输出轴反转，此时换向阀切换到第二工位，换向阀的进油口与第一变量马达的马达工况油口连通，其回油口与第一变量马达的泵工况油口连通，如此第一变量马达处于马达工况，受主泵来的液压油驱动，带动下行扶梯运转。因此，本发明所提供的节能型液压扶梯，当下行扶梯的负载较大时，由下行扶梯上的行人的重力势能带动第一变量马达的输出轴反转，使第一变量马达处于泵工况，输出压力油辅助主泵驱动上行扶梯进行运转，相当于将下行扶梯的重力势能转换为压力能，用于驱动上行扶梯运转，同时也保证自身的正常运转，相比于现有技术，能量转换环节简短，转换效率高，并且无需安装额外的机械装置，不占用额外空间，因此能够方便简单地实现扶梯的节能，降低成本，提高能量回收利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种具体实施方式的液压结构原理图。

其中，图1中：

下行扶梯—1，上行扶梯—2，第一变量马达—3，第二变量马达—4，换向阀—5，蓄能器—6，转速传感器—7，节流阀—8，压力传感器—9，主泵—10，伺服电机—11，液压制动器—12，开关阀—13，制动节流阀—14。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的液压结构原理图

在本发明所提供的一种具体实施方式中，节能型液压扶梯主要包括下行扶梯1、上行扶梯2、第一变量马达3、第二变量马达4、换向阀5和控制器。当然，每个液压系统均还包括油箱、溢流阀、主泵10和驱动主泵10转动的伺服电机11等。

其中，第一变量马达3、第二变量马达4和换向阀5形成液压回路。第一变量马达3的输出轴与下行扶梯1的传动轴相连，第二变量马达4的输出轴与上行扶梯2的传动轴相连。此处优选地，由于下行扶梯1与上行扶梯2的空间位置互相错开，且两者在液压系统中互相独立，因此第一变量马达3和第二变量马达4可在液压回路中形成并联形式，即从主泵10的出油口流出的液压油，分两股分别流入第一变量马达3和第二变量马达4，独立驱动两者进行运转，互不影响。

重要的是，第一变量马达3和第二变量马达4同时具有泵和马达工况，即“泵马达”，在特定条件下，第一变量马达3和第二变量马达4可以处于泵工况，在另一种特定条件下，第一变量马达3和第二变量马达4可以处于马达工况。具体的，在第一变量马达3和第二变量马达4上同时设置有两个油口，分别为泵工况油口和马达工况油口(即A油口和B油口)，当二者处于泵工况时，泵工况油口输出高压压力油，油箱输出的低压压力油从其马达工况油口进入；当二者处于马达工况时，高压压力油进入马达工况油口，同时泵工况油口输出低压压力油至油箱。

对于第一变量马达3(或第二变量马达4)的工况选择控制，由控制器控制换向阀5的当前工位来完成。具体的，当下行扶梯1的下行速度大于预设阈值时，此时下行扶梯1上的行人较多，重力势能较大，下行扶梯1在往下运转时，行人的重力势能部分转化为对下行扶梯1的动能，并带动第一变量马达3的输出轴反向旋转，此时第一变量马达3处于泵工况，对外输出能量，同时，控制器控制换向阀5处于第一工位，并且换向阀5的进油口与第一变量马达3的泵工况油口连通，回油口与第一变量马达3的马达工况油口连通，如此，使得当前作为泵使用的第一变量马达3输出压力油通过换向阀5返回液压主回路或油箱，用作主泵10的动力驱动上行扶梯2进行运转。而当下行扶梯1的下行速度小于设阈值时，下行扶梯1上的行人数量较少，重力势能较低，无法带动第一变量马达3的输出轴反转，此时控制器控制换向阀5处于第二工位，并且换向阀5的进油口与第一变量马达3的马达工况油口连通，其回油口与第一变量马达3的泵工况油口连通，如此第一变量马达3处于马达工况，受主泵10来的液压油驱动，带动下行扶梯1运转。

因此，本实施例所提供的节能型液压扶梯，当下行扶梯1的下行速度较大时，由下行扶梯1上的行人的重力势能带动第一变量马达3的输出轴反转，使第一变量马达3处于泵工况，输出压力油辅助主泵10驱动上行扶梯2进行运转，相当于将下行扶梯1的重力势能转换为压力能，用于驱动上行扶梯2运转，同时也保证自身的正常运转，相比于现有技术，能量转换环节简短，转换效率高，并且无需安装额外的机械装置，不占用额外空间，因此能够方便简单地实现扶梯的节能，降低成本，提高能量回收利用率。

需要说明的是，上行扶梯2和下行扶梯1是可以互换的，即上行扶梯2也可以用作下行扶梯1，而下行扶梯1也可以用作上行扶梯2，两者的方向是可以根据实际情况做出反向调整的。相应的，第一变量马达3和第二变量马达4也可以互换，上述换向阀5对于第一变量马达3的工况选择控制，同样可以适用到第二变量马达4上，而具体的作用原理与第一变量马达3相同，此处不再赘述。以下实施例均以下行扶梯1处于“下行”状态，且上行扶梯2处于“上行”状态为例进行论述。

在关于换向阀5的一种优选实施方式中，该换向阀5具体可为三位四通换向阀5，并且为了便于主机控制，还可为电磁换向阀5。当然，换向阀5的具体结构实行并不仅限于三位四通电磁换向阀5，其余比如两位四通液控换向阀5等同样可以采用。

另外，考虑到第一变量马达3处于泵工况时，第一变量马达3从油箱中吸取油并对外输出压力油，该股压力油从其泵工况油口流出后，经过换向阀5的进油口流回到主回路中，为避免对主泵10造成回流冲击，可在主泵10的出口处设置单向阀。同理，还可在主回路上设置与换向阀5的进油口连通的蓄能器6，便于第一变量马达3处于泵工况时，将其输出的部分压力油进行储存(另一部分直接驱动上行扶梯2运转)。

进一步的，考虑到自动扶梯在运转时，需要尽量保持稳定、匀速地运转，避免对行人造成摇晃等危险情况，针对此，本实施例中增设了用于检测第一变量马达3的输出轴转速的转速传感器7。该转速传感器7与控制器的信号输入端连接，当转速传感器7的检测值低于期望转速时，说明下行扶梯1上的行人较少，负载较低，重力势能较小，下行扶梯1的下行速度较慢，此时控制器控制第一变量马达3的排量，使其适当减小，以使其输出轴的转速适当增大。当然，若第一变量马达3的排量已经调节到最低时，下行扶梯1的下行速度仍然低于期望转速，那么说明下行负载过小，不足以驱动第一变量马达3去回收能量了，这时就只能切换换向阀5的工位，使第一变量马达3工作于马达工况。当转速传感器7的检测值高于期望转速时，说明下行扶梯1上的行人较多，负载较高，重力势能较大，下行扶梯1的下行速度较快，此时控制器控制第一变量马达3的排量，使其适当增大，以使其输出后的转速适当降低。如此，通过转速传感器7对第一变量马达3的输出轴转速检测与反馈，可使控制器控制下行扶梯1的实际运转速度，保持其稳定、匀速。

更进一步的，本实施例还在液压回路中增设了节流阀8。具体的，该节流阀8可与换向阀5的进油口连通，主要用于调节进入到第一变量马达3中的压力油流量，以控制回流到液压主回路中的压力油的流量大小；或者调节从第一变量马达3的泵工况油口流出的压力油流量，以控制主泵10处的压力油进入到第一变量马达3的流量大小；进而控制第一变量马达3的运行速度。此处优选地，该节流阀8具体可为电液比例节流阀。当然，该节流阀8还可为其余类型的节流阀。

不仅如此，本实施例还在液压回路中增设了压力传感器9。该压力传感器9可与节流阀8的进油口连通，或者直接与主泵10的出油口连通，主要用于检测液压主回路中的压力大小。并且该压力传感器9与控制器的信号输入端连接，可将其检测到的压力值发送给控制器，而控制器在接收到压力传感器9的检测信号后，可据此根据内置程序控制伺服电机11的转速。该伺服电机11主要用于驱动主泵10运动，如此，即可通过压力传感器9的检测信号实时控制液压主回路中的压力大小。

在本实施例所提供的另一种具体实施方式中，考虑到自动扶梯在某些工况下需要制动，本实施例中增设了液压制动器12。具体的，该液压制动器12可同时设置两个，其中一个与第一变量马达3的输出轴配合，另外一个与第二变量马达4的输出轴配合，并且该两个液压制动器12均与主泵10的出油口连通，主要用于在主泵10的压力油驱动其运转时，将第一变量马达3或第二变量马达4的输出轴夹紧、制动，比如液压夹盘等。

同时，本实施例还在液压回路中增设了与液压制动器12的进油口连通的开关阀13。具体的，该开关阀13可为两位两通换向阀5，主要用于控制主泵10处的液压油与液压制动器12的进油口的通断。比如，当开关阀13处于第一工位时，主泵10的出油口与液压制动器12的进油口连通，此时液压制动器12对第一变量马达3或第二变量马达4的输出轴进行制动，反之，则对二者的输出轴进行放松。

进一步的，为了更加精确地控制液压制动器12对第一变量马达3或第二变量马达4的输出轴的制动时间，本实施例还在液压制动器12与开关阀13之间增设了制动节流阀14。该制动节流阀14同样可为电液比例节流阀，通过调节经过其油口的压力油的流量大小，可以较精确地控制液压制动器12的工作状态。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种节能型液压扶梯，其特征在于，包括下行扶梯(1)、上行扶梯(2)、同时具有泵和马达工况的第一变量马达(3)及第二变量马达(4)、换向阀(5)和控制器，且所述第一变量马达(3)、第二变量马达(4)和换向阀(5)形成液压回路；

所述第一变量马达(3)的输出轴与所述下行扶梯(1)的传动轴相连，所述第二变量马达(4)的输出轴与所述上行扶梯(2)的传动轴相连；

当所述下行扶梯(1)的下行速度大于预设阈值时，所述控制器使所述换向阀(5)处于第一工位，且其进油口与所述第一变量马达(3)的泵工况油口连通，其回油口与所述第一变量马达(3)的马达工况油口连通；

当所述下行扶梯(1)的下行速度小于预设阈值时，所述控制器使所述换向阀(5)处于第二工位，且其进油口与所述第一变量马达(3)的马达工况油口连通，其回油口与所述第一变量马达(3)的泵工况油口连通。

2.根据权利要求1所述的节能型液压扶梯，其特征在于，还包括与所述换向阀(5)的进油口连通、用于在所述第一变量马达(3)处于泵工况时将其液压能储存的蓄能器(6)。

3.根据权利要求2所述的节能型液压扶梯，其特征在于，还包括与所述控制器的信号输入端连接、用于检测所述第一变量马达(3)的输出轴转速的转速传感器(7)，且当所述转速传感器(7)的检测值低于期望转速时，所述控制器控制所述第一变量马达(3)的排量减小；当所述转速传感器(7)的检测值高于期望转速时，所述控制器控制所述第一变量马达(3)的排量增大。

4.根据权利要求3所述的节能型液压扶梯，其特征在于，还包括与所述换向阀(5)的进油口连通、用于调节进入到所述第一变量马达(3)或从所述第一变量马达(3)的泵工况油口流出的液压油流量的节流阀(8)。

5.根据权利要求4所述的节能型液压扶梯，其特征在于，所述换向阀(5)具体为三位四通电磁换向阀。

6.根据权利要求4所述的节能型液压扶梯，其特征在于，还包括与所述节流阀(8)的进油口连通、用于检测液压回路中的压力的压力传感器(9)，以及用于供给压力油的主泵(10)，所述压力传感器(9)与所述控制器的信号输入端连接，以使所述控制器控制用于驱动所述主泵(10)运转的伺服电机(11)的转速。

7.根据权利要求6所述的节能型液压扶梯，其特征在于，还包括与所述主泵(10)的出油口连通、用于使所述第一变量马达(3)或第二变量马达(4)制动的液压制动器(12)。

8.根据权利要求7所述的节能型液压扶梯，其特征在于，还包括与所述液压制动器(12)的进油口连通、用于控制其与所述主泵(10)的出油口通断的开关阀(13)。

9.根据权利要求8所述的节能型液压扶梯，其特征在于，还包括连通于所述液压制动器(12)与开关阀(13)之间、用于调节所述液压制动器(12)的制动时间的制动节流阀(14)。

10.根据权利要求9所述的节能型液压扶梯，其特征在于，所述节流阀(8)和/或所述制动节流阀(14)为电液比例节流阀。