CN1898144A - 驱动系统或液压电梯的或与其相关的改进 - Google Patents

Abstract

一种液压驱动电梯或升降机，该电梯或升降机设置有平衡装置，以至少部分地平衡由载重件或升降厢所施加的负载；该平衡装置包括体积基本恒定的加压流体，该平衡装置的工作不会对该液压驱动系统的工作流体造成任何干扰。

Description

驱动系统或液压电梯的或与其相关的改进

技术领域

本发明涉及驱动系统，这里所述的系统是特别针对应用于液压驱动电梯、升降机或者升降平台中而开发的，但是应该认识到这里所述的系统也可以应用于各种其它领域。

下述说明书中，术语“电梯”、“升降机”、升降平台相互交换使用并具有相同的含义。

背景技术

在一般的液压驱动电梯或升降机中，液压泵装置移位的流体的作用使得移动设备或者升降厢的重量和其中所承载的负载一起升起。液压泵的工作会产生大量热，这些热处于升降机井或者升降机室的封闭空间中难于散去。无论如何，产生的热意味着能量损失和工作效率下降。

过去，曾经进行各种尝试，以减少动力需求，进而减少热的产生。

过去采用的一种方法是利用机械平衡物。机械平衡物的缺点在于：它需要自己的竖直导轨装置，这增加了材料成本和安装时间。

最近，在液压升降机装置中设置了一个或多个单独的液压蓄力器(hydraulic accumulator)，当升降厢向下运动时，液压流体移位到液压蓄力器中。一般地，液压蓄力器中具有一隔膜，该隔膜将流入的流体和压缩气体腔室分隔开。进入的流体进一步压缩气体。当需要升起升降厢时，释放蓄力器中的流体，蓄力器中的气体帮助排出流体，从而向上移动升降机。

国际专利申请WO99/33740和WO01/14238中可以看到升降机蓄力器的例子。

德国公开文本3206899中描述了上述装配着蓄力器的装置的一种变型，其中采用弹簧替换了加压气体的腔室。

同时，蓄力器有助于减少升起升降厢和负载的动力需求。将工作流体本身导入蓄力器，从而，仍然要承受升降厢和负载的总重量。进一步，设置蓄力器需要增加成本，曾经有报道了相关的管道工作和例子，当一个或多个控制阀失灵后，蓄力器致使升降厢无意识上升。

已公开的日本专利申请2002-372008中描述了装备蓄力器的升降机的一种形式。该文献描述了一种通过液压油缸产生动力的升降机，其中蓄力器和油缸做成一体。在油缸的汽缸中心，单独设置蓄力器腔室，该腔室和中空活塞管密封连通。中空活塞和蓄力器中充满了加压气体。为升降机提供动力的加压液压流体装在围绕活塞气体腔室的环面中。应该认识到，油缸中心的加压气体可以用来抵消施加在升降机上的作用。

JP2002-372008中描述的装置具有自己的缺陷。最主要的缺陷是：随着升降机油缸的伸出，加压气体腔室的体积变化很大，因此，气体压力下降。相应地，当升降机处于行进顶点时，平衡物的作用会大大小于升降机处于行进底部时的作用。

本发明的目的在于提供一种用于降低液压升降机动力需求的方法和装置，其至少部分地解决了上述问题，或者其至少提供了一种实用的新选择。

发明内容

相应地，在第一方面，本发明提供了一种升降机，该升降机包括：

载重件；

液压油缸，该液压油缸可操作以沿基本竖直的方向移动该载重件；以及

平衡体，该平衡体可操作以减少该载重件施加于该液压油缸上的负载；

该升降机的特征在于，该平衡体包括体积基本恒定的腔室，该腔室用于容纳加压流体。

优选地，该平衡体是如在此限定的基于行程的装置。

优选地，该平衡体与该液压油缸形成为一体。

优选地，该平衡体由绕着该液压油缸设置的环形腔室来部分地限定。

优选地，该平衡体还包括环形滑动件，该滑动件具有上表面和下表面；该滑动件在该环形腔室中可以随着该液压油缸的运动而移动；其中该滑动件具有将该上表面和该下表面连通的轴向通道；而且其中，该下表面的面积大于该上表面的面积。

优选地，该加压流体包括加压气体。

优选地，该加压气体包括氮气。

优选地，该平衡体构造并设置成提供小于该载重件的重量的平衡作用。

优选地，该平衡体构造成提供的平衡作用为该载重件的重量的70％到90％。

在第二个方面，本发明提供了一种液压升降机的驱动装置，该驱动装置包括液压油缸，该液压油缸包括缸和可以相对于该缸伸出和回缩的活塞，该驱动装置的特征在于，该驱动装置还包括与该液压油缸成一体的平衡体，该平衡体包括体积基本恒定的腔室，该腔室用于容纳加压流体。

优选地，该体积基本恒定的腔室呈环形并绕着该缸的轴线设置。

优选地，该腔室由该活塞和该缸部分地限定。

优选地，该加压流体包括氮气。

在第三个方面，本发明提供了一种降低液压升降机动力需求的方法，该液压升降机包括：载重件和液压油缸，该液压油缸可操作以沿基本竖直的方向移动该载重件；

该方法包括设置平衡体，以减少该载重件施加于该液压油缸上的负载；该平衡体包括体积基本恒定的腔室，该腔室用于容纳加压流体。

优选地，该方法还包括将该平衡体与该液压油缸设置为一体。

对于本领域普通技术人员而言，可以根据本发明进行很多变化。下述描述的目的仅在于作为本发明的一种实施手段进行示例，不应视为是对未描述的变化和等同物的限制。在可能的范围内，对某一具体部件的描述应该被视为包括了其现有以及将来的等同物。本发明的范围仅应由随附的权利要求书限定。

附图说明

下面将参照附图说明本发明的操作实施例，其中：

图1是可以应用本发明各个方面的液压升降机的正视示意图；

图2是现有技术中用于降低液压升降机动力需求的蓄力器系统的示意图；

图3是最广泛体现本发明原理的动力需求降低了的升降机的示意图；

图4是处于回缩状态的操作装置的剖视图；以及

图5是近似于图4的但是工作装置处于部分伸出状态的视图。

具体实施方式

首先参见图1，一般的液压升降机设备包括：升降厢或平台形式的载重件10，其支撑在升降导轨12上，导轨12固定在升降井(lift shaft)14中且竖直直向上延伸；液压油缸16，其安装在升降井的底部18上，并具有活动活塞17，该活塞17接合在升降厢10的底侧以使该升降厢在升降井14内上下移动。

为了使活塞从油缸16的汽缸延伸，液压流体通过电动机/泵装置19从贮液器20中抽吸流体来泵送。当需要向下运行升降厢时，打开释放阀21以使液压流体直接回流到贮液器20中。或者，使电动机/泵装置反向工作，从汽缸中将流体抽出，使流体回流到贮液器20中。

在图1所示的具体实施例中，活塞17直接支撑升降厢10。然而，如现有技术中公知的那样，活塞可能移动一个拉运装置(roping arrangement)，这致使升降厢10相对于活塞17的移动加倍。这种拉运装置本身不构成本发明的一部分，它可以用于增强系统压力，使得可以使用较少体积的流体。

实际上，上述全部以及其各种变化都是很常见的技术。例如，常常将电动机泵装置19浸入到储存在贮液器20内的流体中。

过去，为了降低液压系统的负载，进而减少整体动力需求已经采用了各种手段。最常用的手段包括安装机械平衡物，以沿着和活塞17施加在升降厢上的力相反的方向施加移动力。如上所述，机械平衡物需要自己的导轨和拉运装置，因此其使用起来相对昂贵。并且，它还会占用升降井中的很大空间。因此，为了寻求一种更加高效的整体驱动系统，注意力已转移到液压驱动系统自身。

参见图2，液压升降装置中公知的能量产生系统包括液压蓄力器的使用。在上述方式中，通过液压电动机/泵19的工作，活塞17移位以提升升降厢(未示出)。当升降厢下降时，不是象如上所述那样抽吸油缸16中的流体或者将其抽回贮液器20，而是将其抽入蓄力器23的下部腔室24中。蓄力器23还包括充气的上部腔室25，腔室24和腔室25通过活动或者柔性膜隔开。

当接着需要升起升降厢时，向蓄力器的腔室24中的流体发出指令，由于腔室25中的压缩气体膨胀，从腔室24中驱动流体。这将认识到，这种动作必定有助于泵电动机/泵装置19。

现请参见图3，根据本发明的升降驱动系统的驱动部件原理全部是常用的，并且，如图所示，包括液压油缸16，该液压油缸具有活塞17，该活塞可以从该油缸伸出或者缩回其中。按照常用的方式，电动机/泵19将贮液器20中的液压流体抽入汽缸16中，以升起升降厢10。当降下升降厢时，使电动机/泵反向工作，或者操作阀门(未显示)进行适当调节，以使汽缸16中的流体回到贮液器20。

本发明的新颖之处在于提供了一个或者多个装置30，该装置至少部分平衡由升降厢10所施加的向下负载。同时，装置30和液压驱动部件的物理距离可以很近，完全独立于驱动系统工作。其中，装置30不从贮液器20接收任何流体。装置30优选是基于行程(stroke-based)的平衡装置。也就是说，该装置30沿着一条基本呈直线的轴线工作，并在至少一个方向上产生支撑作用。基于行程的平衡装置的一般例子包括气柱(gas strut)。

如可以看到的那样，平衡装置30优选设置成其工作轴线基本平行于液压驱动的工作轴线。实际上，装置30包括一种平衡物(counterweight)形式，如此减少了升降厢施加在液压驱动系统的负载。

参见图4和图5，平衡装置可以与该液压驱动装置一体设置，这种设置最便于沿着驱动力的同一轴线施加平衡力。

在所示出的形式中，驱动装置31包括固定在基座件34上的外缸体32。静态驱动缸36固定在基座34的内壁上，驱动缸36位于外缸体32的中央。活塞缸38位于驱动缸36上方并与该驱动缸滑动接触。活塞40盖在该活塞缸38的上端。安装凸缘42连接在活塞40上或者和该活塞一体形成，通过安装凸缘42该驱动装置连接在升降厢10上。可以注意的是，不象一般液压油缸的活塞杆那样，活塞缸38是中空的，其内部和汽缸36相连通并充满了油。可以相信，这具有降低装置31所承受的弯曲负载的优点。

这将意识到，驱动缸36内部充满基本是“死”的流体，相应地，通过向驱动缸36内插入嵌条(filler rod)或者等同物(未示出)，可减小驱动缸的体积(进而减小工作流体的体积)。

活塞缸38的外部下端承载着另一个活塞或者环形滑动件44，该活塞或滑动件在驱动缸36的外表面上滑动、并紧贴着该驱动汽缸的外表面密封。上密封件46进一步支撑着该活塞缸，密封件46固定在外缸体32上但紧贴着活塞缸38的外表面形成滑动密封。

为了沿着向上方向驱动升降厢10，液压流体在压力作用下通过底部部件34中的通道48送入。通道48依次和驱动缸36的内部以及活塞缸38的内部相连通。这样，进入的流体作用于活塞40，使活塞缸38向上相对于驱动缸36叠缩。当升降厢沿向下方向运行时，通道48和低压贮液器相连通，缸36和38内部的流体被抽吸或从该通道流出。

这将意识到，在外缸体32的内表面和驱动缸36以及活塞缸38的外表面之间分别形成有环形腔室。该腔室用于提供上面讨论的平衡力。同时，还可以在该腔室内安装几种机械部件，比如，作用于基座34和滑动件44之间的卷簧。腔室50优选充满压缩气体或者液体以绕着该液压驱动装置形成液柱。

可以看到，滑动件44不仅提供了缸38和缸36之间的滑动密封，还和环形腔室50相交延伸以提供紧贴着外缸体32的内表面的滑动接触。在滑动件44中设有轴向通道52，以使滑动件44上方和下方的腔室50相互连通，进而保持这两个腔室部分的液体压力平衡。

通过基座34中的通道53，腔室50充入压缩气体。当腔室50充入所需量的气体后，封闭通道53。但是为了提供更大量的可用气体，并减少油缸伸出时和油缸回缩时的压力差，优选设置和通道53相通的外气体腔室54。

这些部件的构造确保腔室50内的压缩气体提供作用于环形密封件44上的向上的分力，进而对施加到升降厢10上向下分力以及由升降厢10所承载的任何负载进行至少某种程度的平衡。特别地，在上述实施例中，滑动件44的下表面对受压缩的流体提供了大于上表面的表面积。

由于氮气基本是惰性的，所以腔室50中优选充入氮气。但在本发明的范围，采用其他气体和液体也可以。

可以注意到的是，由于设置轴向通道52，所以尽管由于滑动件44的上部环面和下部环面的宽度差别，腔室50和腔室54的总体积会有很小的变化，但基本恒定。因此，在升降厢的整个运行中，所述腔室中的压力基本保持恒定，从而，在升降厢整个运行中，平衡作用也基本保持恒定。

这将意识到，腔室50和腔室54中的流体也可以与驱动缸36和活塞38中的流体完全分离。

为了构造如上所述的驱动系统，计算升降厢10的空载，测定平衡体的数量及其几何形状以及其中的气压，以确保升降厢10总是施加小的净向下力。事实上，优选平衡体不超过空的升降厢重量的90％，更优选地，平衡体处于升降厢重量的70％到90％的范围内。这确保了升降厢可以手动下降，避免了升降厢在仅受平衡作用下上升。

举例说明，升降及升降驱动系统可以具有以下名义构造：

升降厢重量：800公斤；

额定负载：630公斤；

所需平衡物(升降厢重量的90％)：720公斤；

缸32的内径：114毫米；

缸38的外径：68毫米；

液压工作压力：115巴；

腔室50中的气压：103巴；

液压罐容量：40升；

上述规格使得具有所述重量的升降机可以采用额定为7.5KW的电动机以0.63m/s的名义速度工作。

可以相信，上述升降驱动系统具有以下优点，

1)由于升降机的工作质量(operating mass)的基本部分得到了平衡，可以利用相对较小的液压组件获得高效的升降工作。

2)该系统只需要很小量的液压油即可进行工作。

3)通过提供独立于驱动流体且体积基本恒定的基于流体的平衡系统，确保了整个升降行进过程中基本恒定的平衡力。

4)由于作用在液压驱动装置上的负载低，产生的热和噪声低。

5)对于给定负载，中空活塞杆和缸的内部相连通降低了弯曲。

对于本领域普通技术人员而言，该系统存在很多变化。比如，如上所述，本发明可以应用于升降机、电梯之外的升降或支撑系统，也可以和其他升降体系联合使用。

由此，将意识到，本发明，至少这里所述的工作实施例，提供了一种降低液压升降机必需动力的新型有效方式，该升降机不需要专门的安装需要，且独立于该升降驱动系统。

Claims (15)

1.一种升降机，包括：

载重件；

液压油缸，该液压油缸可操作以沿基本竖直的方向移动该载重件；以及

平衡体，该平衡体可操作以减少该载重件施加于该液压油缸上的负载；

其特征在于，该平衡体包括体积基本恒定的腔室，该腔室容纳加压流体。

2.如权利要求1所述的升降机，其中，该平衡体是如这里所限定的基于行程的装置。

3.如权利要求1或2所述的升降机，其中，该平衡体与该液压油缸形成为一体。

4.如权利要求3所述的升降机，其中，所述平衡体由绕着该液压油缸设置的环形腔室来部分限定。

5.如权利要求4所述的升降机，其中，该平衡体还包括环形滑动件，该滑动件具有上表面和下表面；该滑动件在该环形腔室中可以随着该液压油缸的运动而移动；其中该滑动件内具有将该上表面和该下表面连通的轴向通道；而且其中，该下表面的面积大于该上表面的面积。

6.如上述任一权利要求所述的升降机，其中，该加压流体包括加压气体。

7.如权利要求6所述的升降机，其中该加压气体包括氮气。

8.如上述任一权利要求所述的升降机，其中，该平衡体构造且设置成提供小于该载重件的重量的平衡作用。

9.如权利要求8所述的升降机，其中，该平衡体构造成提供的平衡作用为该载重件的重量的70％到90％。

10.一种用于液压升降机的驱动装置，该驱动装置包括液压油缸，该液压油缸包括缸和可以相对于该缸伸出和回缩的活塞，其特征在于，该驱动装置还包括与该液压油缸成一体的平衡体，该平衡体包括体积基本恒定的腔室，该腔室用于容纳加压流体。

11.如权利要求10所述的驱动装置，其中，所述体积基本恒定的腔室呈环形并绕着该汽缸的轴线设置。

12.如权利要求11所述的驱动装置，其中该腔室由该活塞和该缸来部分地限定。

13.如权利要求10至12中任一项所述的驱动装置，其中，该加压流体包括氮气。

14.一种降低液压升降机动力需求的方法，该液压升降机包括：载重件和液压油缸，该液压油缸可操作以沿基本竖直的方向移动该载重件；

该方法包括设置平衡体，以减少该载重件施加于该液压油缸上的负载；该平衡体包括体积基本恒定的腔室，该腔室用于容纳加压流体。

15.如权利要求14所述的方法，其中该方法还包括将该平衡体与该液压油缸设置为一体。

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