CN110155857A - 一种电梯及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电梯及运行方法，包括安装于电梯井顶部的两个定滑轮，在电梯绳的另一端底部悬挂导靴，在导靴的底板上安装水箱，该水箱的顶部无盖，内侧壁上设置导轨，底部设置三个以上下凸的柱状底座，在每一个柱状底座内均固定安装一个液压缸，此外还在液压缸的底部设置开口，在开口上安装控制其开闭的开关，此外还在水箱的侧壁上设置进水口和排水口，在进水口和排水口上都安装控制其开闭的开关，此外还在水箱内放置浮箱，浮箱的顶部则固定安装轿厢，悬挂在电梯绳一端底部的配重块重量与上述悬挂在电梯绳另一端底部的各部件重量之和相等。本发明所公开的电梯及运行方法，为电梯的发展提供了一种新的选择，可广泛应用于载重量大、运行距离长的水电站地下厂房电梯、景观观光电梯、游乐景区高空电梯以及其他高层建筑电梯。

Description

一种电梯及其运行方法

技术领域

本发明属于电梯领域，特别涉及该领域中的一种基于福尔柯克轮和阿基米德原理的电梯及其运行方法。

背景技术

当前在资源利用方面倡导“节能环保、高效清洁”，如何在日常生活中减少电能损耗以及合理有效地利用清洁能源已成为近年来关注的重点课题。在电梯使用日常化的今天，电梯技术发展已较为成熟，但是普通电梯的配重块重量恒定，而电梯载重相对于配重块一般都存在重量差，在电梯上下行过程中电机要平衡两者重量，需要额外消耗大量的电能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种可以始终维持电梯载重与配重块重量相等的电梯及其运行方法。

本发明采用如下技术方案：

一种电梯，包括安装于电梯井顶部的两个定滑轮，电梯绳的两端分别跨过一个定滑轮，在两个定滑轮之间安装用于拖拽电梯绳移动的电机，此外还在电梯绳的一端底部悬挂配重块，其改进之处在于：在电梯绳的另一端底部悬挂导靴，在导靴的底板上安装水箱，该水箱的顶部无盖，内侧壁上设置导轨，底部设置三个以上下凸的柱状底座，在每一个柱状底座内均固定安装一个液压缸，该液压缸与柱状底座的内壁之间存在间隙，并且该间隙与水箱相通，此外还在液压缸的底部设置开口，在开口上安装控制其开闭的开关，此外还在水箱的侧壁上设置进水口和排水口，在进水口和排水口上都安装控制其开闭的开关，进水口通过管路及进水水泵与电梯井内的储水箱或电梯上部的高势能水源相连通，排水口的一侧通过管路与电梯井内的储水箱或电梯外的排水管路相连通，另一侧与置于水箱内的排水水泵相连通，在水箱内装水并在水箱顶部安装正对水面的水位感应装置，上述液压缸底部开口上的开关、进水口上的开关、排水口上的开关、进水水泵、排水水泵和水位感应装置均与水箱外的控制装置电连接，此外还在水箱内放置浮箱，在浮箱的外侧壁上设置与水箱内侧壁导轨相对应的滑轮，浮箱的底部与上述各液压缸内的活塞固定连接，浮箱的顶部则固定安装轿厢，悬挂在电梯绳一端底部的配重块重量与上述悬挂在电梯绳另一端底部的各部件重量之和相等。

进一步的，所述的导靴为开放式框架结构。

进一步的，导轨有四条，在水箱的四个内侧壁上各设置一条，与上述导轨相对应的滑轮也有四个，分别设置在浮箱的四个外侧壁上。

进一步的，在水箱内侧壁的导轨上安装抱死装置，该抱死装置与水箱外的控制装置电连接。

进一步的，各液压缸的两侧均通过固定板固定在水箱底部，在各固定板上均设置开口以便将液压缸与其所在柱状底座内壁之间的间隙与水箱连通。

进一步的，所述的水位感应装置为超声波探测仪。

进一步的，轿厢底部与浮箱顶部之间为无缝连接，并且轿厢的底面积与浮箱的顶面积相等。

进一步的，在轿厢的顶部安装红外感应器，该红外感应器可分别与电梯井内各层的红外线发射器相匹配。

一种运行方法，使用上述的电梯，其改进之处在于：

轿厢门打开时，控制装置启动抱死装置，使浮箱外侧壁上的滑轮与水箱内侧壁上的导轨处于抱死状态，从而保证轿厢无位移；控制装置控制各液压缸底部开口上的开关、进水口上的开关和排水口上的开关关闭，控制进水水泵和排水水泵不工作，从而保证水箱内的水位在设定值不变；在乘客进出完毕后轿厢门关闭，控制装置关闭抱死装置并打开各液压缸底部开口上的开关；

如进入乘客重量大于走出乘客重量，则轿厢重量增大，带动浮箱及其外侧壁上的滑轮沿着水箱内侧壁上的导轨缓慢向下运行，浮箱向下运动压迫其底部各液压缸内的活塞下移，液压缸内的水通过其底部开口排入该液压缸与其所在柱状底座内壁之间的间隙，间隙内增加的水则排入水箱中使水箱内的水位升高，控制装置通过水位感应装置检测到水箱内的水位超过设定值后打开排水口上的开关，启动排水水泵将水箱内的水抽至电梯井内的储水箱或电梯外的排水管路中，控制装置通过水位感应装置检测到水箱内的水位恢复到设定值后关闭排水口上的开关和排水水泵，从而维持悬挂在电梯绳一端底部的各部件重量之和与悬挂在电梯绳另一端底部的配重块重量相等，控制装置随后再次启动抱死装置并关闭液压缸底部开口上的开关；

如进入乘客重量小于走出乘客重量，则轿厢重量减小，带动浮箱及其外侧壁上的滑轮沿着水箱内侧壁上的导轨缓慢向上运行，浮箱向上运动带动其底部各液压缸内的活塞上移，将液压缸与其所在柱状底座内壁之间间隙内的水通过其底部开口抽入该液压缸内，水箱内的水则流入间隙内使水箱内的水位降低，控制装置通过水位感应装置检测到水箱内的水位低于设定值后打开进水口上的开关，启动进水水泵将电梯井内储水箱或电梯上部高势能水源中的水抽至水箱内，控制装置通过水位感应装置检测到水箱内的水位恢复到设定值后关闭进水口上的开关和进水水泵，从而维持悬挂在电梯绳一端底部的各部件重量之和与悬挂在电梯绳另一端底部的配重块重量相等，控制装置随后再次启动抱死装置并关闭液压缸底部开口上的开关。

进一步的，电梯井内各层的红外线发射器在接收到信号后亮起，轿厢顶部的红外感应器在感应到红外线发射器发出的红外线时，电梯停止并打开轿厢门。

本发明的有益效果是：

本发明所公开的电梯，在水箱的内侧壁上设置导轨，在浮箱的外侧壁上设置与水箱内侧壁导轨相对应的滑轮，以便对浮箱进行限位，保证其只能沿着导轨上下运动，而不能前后左右移动。各液压缸均匀承担浮箱重量，可保证轿厢重量改变时，浮箱上下运动不会过快。柱状底座可有效减少液压缸引起的水箱水量增加，减轻电梯总重。

本发明所公开的运行方法，基于阿基米德原理，以向水箱外排水的方式来抵消轿厢重量增加、向水箱内抽水的方式来抵消轿厢重量减轻，通过将水箱内的水位维持在设定值不变，保证在轿厢载重不同的情况下始终维持电梯载重与配重块重量相等，基于福尔柯克轮原理，在电梯载重与配重块重量相等的情况下，电机无需再做功平衡两者重量，从而可以避免大量的电能消耗，运行距离越长节能效果越好，实现了节能减排。水箱内水量的增减充分利用了电梯井内的储水箱或电梯附近的高势能水源，通过进水、排水口的开关保证水箱内水位的稳定，额外消耗的电力较少。

本发明所公开的运行方法，为电梯的发展提供了一种新的选择，可广泛应用于载重量大、运行距离长的水电站地下厂房电梯、景观观光电梯、游乐景区高空电梯以及其他高层建筑电梯。

附图说明

图1是本发明实施例1所公开电梯的结构示意图；

图2是本发明实施例1所公开电梯中柱状底座及其内液压缸的结构示意图；

图3是本发明实施例1所公开电梯中水箱的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，如图1-3所示，本实施例公开了一种电梯，包括安装于电梯井顶部的两个定滑轮1，电梯绳2的两端分别跨过一个定滑轮，在两个定滑轮之间安装用于拖拽电梯绳移动的电机3，此外还在电梯绳的一端底部悬挂配重块4，在电梯绳的另一端底部悬挂导靴5，在导靴的底板上安装水箱6，该水箱的顶部无盖，内侧壁上设置导轨61，底部设置四个下凸的柱状底座7，在每一个柱状底座内均固定安装一个液压缸8，该液压缸与柱状底座的内壁之间存在间隙，并且该间隙与水箱相通，此外还在液压缸的底部设置开口82，在开口上安装控制其开闭的开关83，此外还在水箱的侧壁上设置进水口62和排水口63，在进水口和排水口上都安装控制其开闭的开关，进水口62通过管路及进水水泵621（进水水泵可控制进入水箱水流的流速）与电梯井内的储水箱或电梯上部的高势能水源（例如瀑布、水坝）相连通，排水口63的一侧通过管路与电梯井内的储水箱或电梯外的排水管路相连通，另一侧与置于水箱内的排水水泵631（排水水泵可控制流出水箱水流的流速）相连通，在水箱内装水并在水箱顶部安装正对水面的水位感应装置64，上述液压缸底部开口上的开关、进水口上的开关、排水口上的开关、进水水泵、排水水泵和水位感应装置均与水箱外的控制装置65电连接，此外还在水箱内放置浮箱9，在浮箱的外侧壁上设置与水箱内侧壁导轨61相对应的滑轮91，浮箱的底部与上述各液压缸内的活塞81固定连接，浮箱的顶部则固定安装轿厢10，悬挂在电梯绳一端底部的配重块重量与上述悬挂在电梯绳另一端底部的各部件重量之和（即电梯总重）相等。

在本实施例中，所述的导靴为开放式框架结构。导轨有四条，在水箱的四个内侧壁上各设置一条，与上述导轨相对应的滑轮也有四个，分别设置在浮箱的四个外侧壁上。在水箱内侧壁的导轨上安装抱死装置，该抱死装置与水箱外的控制装置电连接。各液压缸的两侧均通过固定板固定在水箱底部，在各固定板上均设置开口84以便将液压缸与其所在柱状底座内壁之间的间隙与水箱连通。所述的水位感应装置为超声波探测仪。浮箱采用高强度低密度材料，保证重力足够小，且强度足够支撑起轿厢而不被破坏。轿厢底部与浮箱顶部之间为无缝连接，并且轿厢的底面积与浮箱的顶面积相等。在轿厢的顶部安装红外感应器，该红外感应器可分别与电梯井内各层的红外线发射器相匹配。

本实施例还公开了一种运行方法，使用上述的电梯：

轿厢门打开时，控制装置启动抱死装置，使浮箱外侧壁上的滑轮与水箱内侧壁上的导轨处于抱死状态，从而保证轿厢无位移；控制装置控制各液压缸底部开口上的开关、进水口上的开关和排水口上的开关关闭，控制进水水泵和排水水泵不工作，从而保证水箱内的水位在设定值不变；在乘客进出完毕后轿厢门关闭，控制装置关闭抱死装置并打开各液压缸底部开口上的开关；

如进入乘客重量大于走出乘客重量，则轿厢重量增大，带动浮箱及其外侧壁上的滑轮沿着水箱内侧壁上的导轨缓慢向下运行，浮箱向下运动压迫其底部各液压缸内的活塞下移，液压缸保证浮箱向下运动速度不会过快以保证乘客安全和舒适度。液压缸内的水通过其底部开口排入该液压缸与其所在柱状底座内壁之间的间隙，间隙内增加的水则排入水箱中使水箱内的水位升高（根据阿基米德原理，当浮箱连同其顶部的轿厢漂浮在水箱内的水面上时，浮力等于重力等于排开水体积乘水的密度乘g），控制装置通过水位感应装置检测到水箱内的水位超过设定值后打开排水口上的开关，启动排水水泵将水箱内的水抽至电梯井内的储水箱或电梯外的排水管路中，控制装置通过水位感应装置检测到水箱内的水位恢复到设定值后关闭排水口上的开关和排水水泵（由于水箱内的水位维持在设定值不变，向水箱外排水的重量即等于轿厢增加的重量），从而维持悬挂在电梯绳一端底部的各部件重量之和（即电梯载重，包括导靴、轿厢、浮箱和水箱的重量）与悬挂在电梯绳另一端底部的配重块重量相等，控制装置随后再次启动抱死装置并关闭液压缸底部开口上的开关；电机在保证平衡的情况下，通过电梯绳对导靴的引导带动电梯整体上下运动。

如进入乘客重量小于走出乘客重量，则轿厢重量减小，带动浮箱及其外侧壁上的滑轮沿着水箱内侧壁上的导轨缓慢向上运行，浮箱向上运动带动其底部各液压缸内的活塞上移，液压缸保证浮箱向上运动速度不会过快以保证乘客安全和舒适度。将液压缸与其所在柱状底座内壁之间间隙内的水通过其底部开口抽入该液压缸内，水箱内的水则流入间隙内使水箱内的水位降低，控制装置通过水位感应装置检测到水箱内的水位低于设定值后打开进水口上的开关，启动进水水泵将电梯井内储水箱或电梯上部高势能水源中的水抽至水箱内，控制装置通过水位感应装置检测到水箱内的水位恢复到设定值后关闭进水口上的开关和进水水泵（由于水箱内的水位维持在设定值不变，向水箱内抽水的重量即等于轿厢减轻的重量），从而维持悬挂在电梯绳一端底部的各部件重量之和（即电梯载重，包括导靴、轿厢、浮箱和水箱的重量）与悬挂在电梯绳另一端底部的配重块重量相等，控制装置随后再次启动抱死装置并关闭液压缸底部开口上的开关。电机在保证平衡的情况下，通过电梯绳对导靴的引导带动电梯整体上下运动。

在本实施例中，电梯井内各层的红外线发射器在接收到信号后亮起，即使轿厢与水箱之间的相对高度不同，只要轿厢顶部的红外感应器感应到红外线发射器发出的红外线，电梯就停止并打开轿厢门。

Claims (10)

1.一种电梯，包括安装于电梯井顶部的两个定滑轮，电梯绳的两端分别跨过一个定滑轮，在两个定滑轮之间安装用于拖拽电梯绳移动的电机，此外还在电梯绳的一端底部悬挂配重块，其特征在于：在电梯绳的另一端底部悬挂导靴，在导靴的底板上安装水箱，该水箱的顶部无盖，内侧壁上设置导轨，底部设置三个以上下凸的柱状底座，在每一个柱状底座内均固定安装一个液压缸，该液压缸与柱状底座的内壁之间存在间隙，并且该间隙与水箱相通，此外还在液压缸的底部设置开口，在开口上安装控制其开闭的开关，此外还在水箱的侧壁上设置进水口和排水口，在进水口和排水口上都安装控制其开闭的开关，进水口通过管路及进水水泵与电梯井内的储水箱或电梯上部的高势能水源相连通，排水口的一侧通过管路与电梯井内的储水箱或电梯外的排水管路相连通，另一侧与置于水箱内的排水水泵相连通，在水箱内装水并在水箱顶部安装正对水面的水位感应装置，上述液压缸底部开口上的开关、进水口上的开关、排水口上的开关、进水水泵、排水水泵和水位感应装置均与水箱外的控制装置电连接，此外还在水箱内放置浮箱，在浮箱的外侧壁上设置与水箱内侧壁导轨相对应的滑轮，浮箱的底部与上述各液压缸内的活塞固定连接，浮箱的顶部则固定安装轿厢，悬挂在电梯绳一端底部的配重块重量与上述悬挂在电梯绳另一端底部的各部件重量之和相等。

2.根据权利要求1所述的电梯，其特征在于：所述的导靴为开放式框架结构。

3.根据权利要求1所述的电梯，其特征在于：导轨有四条，在水箱的四个内侧壁上各设置一条，与上述导轨相对应的滑轮也有四个，分别设置在浮箱的四个外侧壁上。

4.根据权利要求1所述的电梯，其特征在于：在水箱内侧壁的导轨上安装抱死装置，该抱死装置与水箱外的控制装置电连接。

5.根据权利要求1所述的电梯，其特征在于：各液压缸的两侧均通过固定板固定在水箱底部，在各固定板上均设置开口以便将液压缸与其所在柱状底座内壁之间的间隙与水箱连通。

6.根据权利要求1所述的电梯，其特征在于：所述的水位感应装置为超声波探测仪。

7.根据权利要求1所述的电梯，其特征在于：轿厢底部与浮箱顶部之间为无缝连接，并且轿厢的底面积与浮箱的顶面积相等。

8.根据权利要求1所述的电梯，其特征在于：在轿厢的顶部安装红外感应器，该红外感应器可分别与电梯井内各层的红外线发射器相匹配。

9.一种运行方法，使用权利要求4所述的电梯，其特征在于：

轿厢门打开时，控制装置启动抱死装置，使浮箱外侧壁上的滑轮与水箱内侧壁上的导轨处于抱死状态，从而保证轿厢无位移；控制装置控制各液压缸底部开口上的开关、进水口上的开关和排水口上的开关关闭，控制进水水泵和排水水泵不工作，从而保证水箱内的水位在设定值不变；在乘客进出完毕后轿厢门关闭，控制装置关闭抱死装置并打开各液压缸底部开口上的开关；

如进入乘客重量大于走出乘客重量，则轿厢重量增大，带动浮箱及其外侧壁上的滑轮沿着水箱内侧壁上的导轨缓慢向下运行，浮箱向下运动压迫其底部各液压缸内的活塞下移，液压缸内的水通过其底部开口排入该液压缸与其所在柱状底座内壁之间的间隙，间隙内增加的水则排入水箱中使水箱内的水位升高，控制装置通过水位感应装置检测到水箱内的水位超过设定值后打开排水口上的开关，启动排水水泵将水箱内的水抽至电梯井内的储水箱或电梯外的排水管路中，控制装置通过水位感应装置检测到水箱内的水位恢复到设定值后关闭排水口上的开关和排水水泵，从而维持悬挂在电梯绳一端底部的各部件重量之和与悬挂在电梯绳另一端底部的配重块重量相等，控制装置随后再次启动抱死装置并关闭液压缸底部开口上的开关；

如进入乘客重量小于走出乘客重量，则轿厢重量减小，带动浮箱及其外侧壁上的滑轮沿着水箱内侧壁上的导轨缓慢向上运行，浮箱向上运动带动其底部各液压缸内的活塞上移，将液压缸与其所在柱状底座内壁之间间隙内的水通过其底部开口抽入该液压缸内，水箱内的水则流入间隙内使水箱内的水位降低，控制装置通过水位感应装置检测到水箱内的水位低于设定值后打开进水口上的开关，启动进水水泵将电梯井内储水箱或电梯上部高势能水源中的水抽至水箱内，控制装置通过水位感应装置检测到水箱内的水位恢复到设定值后关闭进水口上的开关和进水水泵，从而维持悬挂在电梯绳一端底部的各部件重量之和与悬挂在电梯绳另一端底部的配重块重量相等，控制装置随后再次启动抱死装置并关闭液压缸底部开口上的开关。

10.根据权利要求9所述的运行方法，其特征在于：电梯井内各层的红外线发射器在接收到信号后亮起，轿厢顶部的红外感应器在感应到红外线发射器发出的红外线时，电梯停止并打开轿厢门。