CN1270959C - 采用闭式油路的节能电梯液压系统 - Google Patents

采用闭式油路的节能电梯液压系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用闭式油路的节能电梯液压系统。它包括矢量变频电机、双向液压泵、第一梭阀、第二梭阀、溢流阀、双向液压锁、活塞柱塞式液压缸、液压蓄能器和电梯轿厢系统。它通过由柱塞缸、固定柱塞和带活塞的柱塞缸组成特殊结构的活塞柱塞式液压油缸和与之相连接的液压蓄能器来平衡电梯轿厢系统的大部分重量，在电梯下行时吸收能量，在电梯上行时释放能量，能够大幅度降低液压电梯的装机功率。利用矢量变频容积控制和闭式油路相结合的液压系统可以大大降低系统的能耗和液压油的用量，达到既降低装机功率和能耗，又省油的目的。

Description

采用闭式油路的节能电梯液压系统
技术领域
本发明涉及升降机的控制系统，尤其涉及一种采用闭式油路的节能电梯液压系统。
背景技术
液压电梯由于机房布置灵活方便、建筑物井道结构不受力，并且利用了液压传动承载能力大、无级调速和运动平稳等优点，使其与相同规格的曳引电梯相比，价格便宜，调试维修方便。因而近几十年来，液压电梯在各国得到了迅速发展。
由于一般的液压电梯不带配重，因此电梯上行时完全依靠动力系统做功，不像曳引电梯那样可以依靠配重提供一部分动力，再加上液压动力系统的效率不高，所以液压电梯的装机功率一般是曳引电梯的2～3倍。而液压电梯的下行靠轿厢自身重力，一般不消耗系统能量，所以能耗对比没有装机功率那样高，但是仍然达到曳引电梯的1.5倍以上。因此，降低装机功率和能耗是提高液压电梯市场竞争力关键。
有关液压电梯节能控制技术的专利和研究成果主要在以下几个方面：
①.带机械配重机构的节能方案：主要有活塞缸带配重和柱塞缸带配重两种方式，可以大幅度降低装机功率和能耗，但增加了电梯机械结构的复杂性。
②.采用蓄能器的节能方案：主要是美国专利US4761953、US4638888和日本专利JP08165076、JP08217346分别介绍了采用蓄能器节能的液压电梯控制系统，这些系统均采用双作用活塞缸，适用于拉曳引式结构，建筑物顶部受力。
③.采用变频电机驱动的容积调速技术：传统的阀控液压电梯，由于节流调速的能耗大，效率低，而采用变频容积调速技术，无节流和溢流损失，大大降低了系统的能耗。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种采用闭式油路的节能电梯液压系统，采用具有特殊结构的活塞柱塞式液压缸，其中的活塞缸的下腔通过管路与液压蓄能器相连接，作用在带活塞的柱塞缸活塞上的油压可以起到平衡电梯轿厢系统绝大部分重量；同时液压控制系统采用闭式油路，控制方式采用矢量变频容积控制方式，可以极大的降低系统的能耗和减少液压油的用量。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明包括矢量变频电机、双向液压泵、第一梭阀、第二梭阀、溢流阀、由第一液控单向阀与第二液控单向阀组成的双向液压锁、活塞柱塞式液压缸、液压蓄能器和电梯轿厢系统；其中：
1)活塞柱塞式液压缸由柱塞缸、固定柱塞和带活塞的柱塞缸组成，带活塞的柱塞缸外表面与柱塞缸滑动配合，而内表面与固定柱塞滑动配合，柱塞缸和固定柱塞固定在电梯井道底端，固定柱塞内开有油道，固定柱塞的一端油口与带活塞的柱塞缸的工作容腔相通；动滑轮固定在带活塞的柱塞缸的顶端，电梯钢丝绳通过动滑轮与电梯轿厢系统连接；液压蓄能器与柱塞缸和固定柱塞及带活塞的柱塞缸的活塞底部共同组成的工作容腔连接；
2)矢量变频电机驱动的双向液压泵的一端、第一梭阀的一端和第二梭阀的一端接双向液压锁中的第一个液控单向阀的进油口，第一液控单向阀的出油口与柱塞缸和带活塞的柱塞缸共同组成的工作容腔连接；双向液压泵的另一端、第一梭阀的另一端和第二梭阀的另一端接双向液压锁中的第二液控单向阀(的进油口，第二液控单向阀的出油口与固定柱塞的另一端油口连接；溢流阀的一端与第二梭阀的中间油口连接，溢流阀的另一端接油箱，第一梭阀的中间油口接油箱；
3)第一液控单向阀的控制油路与第二液控单向阀的进油口连接；第二液控单向阀的控制油路与第一液控单向阀的进油口连接。
本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是：
由于活塞柱塞式液压缸的特殊结构，在平衡电梯轿厢绝大部分重量时，不需要另外增加配重，消除了使用机械配重所引起的增加井道受力和井道尺寸等缺点。并且电梯轿厢下行时，与活塞柱塞式液压缸相连接的液压蓄能器吸收能量；电梯上行时，储存在液压蓄能器中的能量补充电梯上行所需的能量。能够大幅度地降低液压电梯地装机功率。同时活塞柱塞式液压缸通过双向液压锁与矢量变频电机驱动的双向液压泵构成矢量变频容积调速闭式系统，利用了变频容积调速节能效率高和闭式油路节省液压油的优点。因此本发明能够大幅度的降低液压电梯系统的装机功率和能耗，同时还可节省液压油的用量。本发明在闭式油路中采用双向液压锁还可以电梯轿厢的停靠更加平稳迅速，增加了乘坐的舒适性和安全性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图是本发明的结构原理示意图。
图中：1、矢量变频电机，2、双向液压泵3、梭阀，4、梭阀，5、溢流阀，6-1、第一液控单向阀，6-2、第二液控单向阀，7、活塞柱塞式液压油缸，8、液压蓄能器，9、电梯轿厢系统，10、活塞缸，11、固定柱塞，12、带活塞的柱塞缸，20、油箱，13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、24、25、26、27为连接管路。
具体实施方式
如附图所示，本发明包括矢量变频电机1、双向液压泵2、第一梭阀3、第二梭阀4、溢流阀5、由第一液控单向阀6-1与第二液控单向阀6-2组成的双向液压锁、活塞柱塞式液压缸7、液压蓄能器8和电梯轿厢系统9；其中：
1)活塞柱塞式液压缸7由柱塞缸10、固定柱塞11和带活塞的柱塞缸12组成，带活塞的柱塞缸12外表面与柱塞缸10滑动配合，而内表面与固定柱塞11滑动配合，柱塞缸10和固定柱塞11固定在电梯井道底端，固定柱塞11内开有油道。固定柱塞11的一端油口与带活塞的柱塞缸12的工作容腔相通；动滑轮固定在带活塞的柱塞缸12的顶端，电梯钢丝绳通过动滑轮与电梯轿厢系统9连接；液压蓄能器8与柱塞缸10和固定柱塞11及带活塞的柱塞缸12的活塞底部共同组成的工作容腔连接；
2)矢量变频电机1驱动的双向液压泵2的一端通过管路18、第一梭阀3的一端通过管路17和第二梭阀4的一端通过管路16接双向液压锁中的第一液控单向阀6-1的进油口，第一液控单向阀6-1的出油口通过管路13与柱塞缸10和带活塞的柱塞缸12共同组成的工作容腔连接；双向液压泵2的另一端通过管路21、第一梭阀3的另一端通过管路22和第二梭阀4的另一端通过管路23接第二液控单向阀6-2的进油口，第二液控单向阀6-2的出油口通过管路26与固定柱塞11的另一端油口连接；溢流阀5的一端通过管路15与第二梭阀4的中间油口连接，溢流阀5的另一端通过管路24接油箱20，第一梭阀3的中间油口通过管路19接油箱20；
3)第一液控单向阀6-1的控制油路通过管路14与第二液控单向阀6-2的进油口连接；第二液控单向阀6-2的控制油路通过管路25与第一液控单向阀6-1的进油口连接。
下面分液压电梯轿厢上行和下行两个工况来说明该系统的工作原理。
上行工况：
当矢量变频电机1驱动双向液压泵通过管路21及双向液压锁的一端6-2和管路26与活塞柱塞式液压缸的固定柱塞11中的油道向带活塞的柱塞缸12供油，压力升高，此时双向液压锁的第一液控单向阀6-1打开，活塞缸10上腔中的油液通过管路13和双向液压锁中的第一液控单向阀6-1及管路18流回双向液压泵2的吸油口。同时液压蓄能器8释放能量，通过管路27向活塞柱塞式液压缸7的活塞缸10的下腔供油。此时电梯轿厢系统上行。在电梯运行过程中，矢量变频电机1可根据系统中所需要的流量调节电机的转速，进而调节双向液压泵2的转速。
下行工况：
当电梯下行时，矢量变频电机1的转向与上行时相反，双向液压泵2通过管路18和双向液压锁的6-1及管路13向活塞柱塞式液压缸7的活塞缸10的上腔供油，压力升高，使与控制油路15相连的双向液压锁的第二液控单向阀6-2打开，带活塞的柱塞缸12内的油液通过管路26，双向液压锁的第二液控单向阀6-2及管路21流到双向液压泵的吸油口，由于轿厢系统的自重作用当双向液压锁的第二液控单向阀6-2打开后，带活塞的柱塞缸12内的油压不断升高，直接驱动双向液压泵转动，此时可以通过矢量变频电机向电网回馈电能。同时活塞柱塞式液压缸7的活塞缸10内的油液通过管路27流回液压蓄能器8，此时液压蓄能器吸收能量。
在该发明的液压系统中，第一梭阀3的作用是使闭式油路无论是电梯上升还是下降均能给系统补充油液，防止双向液压泵的吸油口吸空。第二梭阀4和溢流阀5的作用是共同保证电梯上升或下降时，回路中的油压均不超过系统的最大压力，起到安全保护作用。
在该发明的液压系统中，液压蓄能器8有以下两个主要作用有。①液压蓄能器8在电梯上行时提供能量，在电梯下行时回收能量。②液压蓄能器8可起到配重的作用，其配重值为空载轿厢重量加上1/2可变负载重量。假设电梯轿厢系统的空载质量为m1，电梯轿厢的可变负载质量为m2；液压蓄能器提供的配重值为F1，电梯轿厢系统的运行速度为v则：
电梯液压系统的驱动电机所需的理论装机功率W1为：
            W1＝(m1+m2)·g·v    (1)
液压蓄能器提供的提供的功率W2：
            W2＝F1·v            (2)
其中F1＝m1g+1/2·m2g
因此实际所需的电机的装机功率W3为：
W3＝W1-W2＝1/2·m2·g·v         (3)
因而可以大幅度降低装机功率，同时采用变频驱动又可大大降低能耗。

Claims (1)

1、采用闭式油路的节能电梯液压系统，其特征在于包括矢量变频电机(1)、双向液压泵(2)、第一梭阀(3)、第二梭阀(4)、溢流阀(5)、由第一液控单向阀(6-1)与第二液控单向阀(6-2)组成的双向液压锁、活塞柱塞式液压缸(7)、液压蓄能器(8)和电梯轿厢系统(9)；其中：
1)活塞柱塞式液压缸(7)由柱塞缸(10)、固定柱塞(11)和带活塞的柱塞缸(12)组成，带活塞的柱塞缸(12)外表面与柱塞缸(10)滑动配合，而内表面与固定柱塞(11)滑动配合，柱塞缸(10)和固定柱塞(11)固定在电梯井道底端，固定柱塞(11)内开有油道；固定柱塞(11)的一端油口与带活塞的柱塞缸(12)的工作容腔相通；动滑轮固定在带活塞的柱塞缸(12)的顶端，电梯钢丝绳通过动滑轮与电梯轿厢系统(9)连接；液压蓄能器(8)与柱塞缸(10)和固定柱塞(11)及带活塞的柱塞缸(12)的活塞底部共同组成的工作容腔连接；
2)矢量变频电机(1)驱动的双向液压泵(2)的一端、第一梭阀(3)的一端和第二梭阀(4)的一端接双向液压锁中的第一液控单向阀(6-1)的进油口，第一液控单向阀(6-1)的出油口与柱塞缸(10)和带活塞的柱塞缸(12)共同组成的工作容腔连接；双向液压泵(2)的另一端、第一梭阀(3)的另一端和第二梭阀(4)的另一端接双向液压锁中的第二液控单向阀(6-2)的进油口，第二液控单向阀(6-2)的出油口与固定柱塞(11)的另一端油口连接；溢流阀(5)的一端与第二梭阀(4)的中间油口连接，溢流阀(5)的另一端接油箱(20)，第一梭阀(3)的中间油口接油箱(20)；
3)第一液控单向阀(6-1)的控制油路与第二液控单向阀(6-2)的进油口连接；第二液控单向阀(6-2)的控制油路与第一液控单向阀(6-2)的进油口连接。
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