CN202529666U

CN202529666U - 采用副对重的电梯轿厢与对重自动平衡节能装置

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Publication number: CN202529666U
Application number: CN2012201567504U
Authority: CN
Inventors: 丁国务; 高胜利; 丁东
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-04-15
Filing date: 2012-04-15
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2022-04-15

Abstract

本实用新型属于电梯节能技术领域，具体为一种采用副对重的电梯轿厢与对重自动平衡节能装置。该节能装置包括：对重测重量传感器、轿厢测重量传感器、牵引制动与定滑轮组合器、牵引钢丝绳定滑轮、固定副对重钢丝绳、牵引钢丝绳、副对重、牵引手、导轨等。当电梯在应答召唤信号上行或下行且轿厢内负载呈动态变化时，节能装置根据电梯重量传感器测得的轿箱侧与对重侧两边重量差的信息，使轿箱自动挂靠或卸载副对重，以达到曳引轮两侧力的平衡；平衡点载重量一般设为额定载重量的50%。使用本节能装置，仅当轿厢载荷超过平衡点时，电梯才需要驱动耗能，而在平衡点以下，电梯运行只需克服钢丝绳摩擦力的极低能耗即可，节能效果十分明显。

Description

采用副对重的电梯轿厢与对重自动平衡节能装置

技术领域

本实用新型属于电梯节能技术领域，具体涉及一种垂直电梯运行节能装置。

背景技术

垂直电梯（以下简称“电梯”）的能耗主要由四个方面构成：曳引系统、电气控制系统、轿厢照明和通风系统、门机系统，其中曳引驱动的能耗占了其中的绝大部分(一般为70%至80%)。

垂直电梯的驱动方式有多种，现行使用最广泛的是曳引驱动。

电梯的承载能力是按满载需求设计的。但在上下运行中，满载运行并非电梯运行之常态，轻载甚至空载实为电梯运行之常态。因此电梯设计的额定载荷功能时常被放空。这种大冗余量的设计导致了电梯曳引驱动能量的浪费。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能够降低电梯运行能耗的节能装置。

电梯曳引驱动的理想状态是对重侧与轿厢侧的重量保持均衡相等，在不考虑曳引钢丝绳自重变化的前提下，曳引机只需克服曳引摩擦阻力就能轻松运行，此时曳引驱动能耗最低。

基于这一思路，本实用新型在电梯的总体结构中增加一套装置，使电梯在不同载荷上下运行时其对重侧与轿厢侧的重量始终保持动态平衡状态，让曳引电机始终仅需以克服钢丝绳摩擦力的极低能耗工作，从而实现电梯节能之目的。

本实用新型装置的工作原理及电梯结构示意图见图5—图9 所示。

本实用新型设计的电梯运行节能装置，包括：对重测重量传感器5，轿厢测重量传感器6，牵引制动与定滑轮组合器（常闭式）7，牵引钢丝绳定滑轮8，固定副对重钢丝绳9，牵引钢丝绳10，副对重11，一对牵引手12，副对重长导轨13，副对重短导轨14；其中，对重测重量传感器5设置于电梯的对重上，用于测量对重的重量；轿厢测重量传感器6设置于电梯的轿厢上，用于测量轿厢的重量；

副对重11用于平衡曳引轮1两侧的轿厢4与对重3的重量差。如图7所示，一套节能装置设有四个副对重11，分别通过长导轨13和短导轨14，安装在轿厢4两侧的井道壁上，每侧两组。具体来说，长导轨13固定在井道壁上，短导轨14固定在副对重11上，长导轨13长度对应于井道壁长度，短导轨14长度对应于副对重11长度；长导轨13和短导轨14之间通过槽形轨道滑动连接，使副对重11沿着槽形轨道上下运动；轿厢的安装导轨已把电梯井道壁分为前后区域，故每侧前后区域各一组对重11。由井道顶俯视往下看，四组对重11呈对角线布置，副对重11既可成对使用，以保证轿厢内各边受力的均衡，也可以视需要单个使用。副对重11上设有副对重位置传感器，用于测量副对重的位置状态。

所述牵引制动与定滑轮组合器（7）包括定滑轮和该定滑轮的制动器两个部分；牵引制动与定滑轮组合器7安装在轿厢4两侧的井道壁上部，牵引钢丝绳定滑轮8安装在轿厢4两侧的井道壁下部；对应于一个副对重，有左、右2个同样的牵引制动与定滑轮组合器7和2个同样的牵引钢丝绳定滑轮8，分设于一个副对重的两侧；其中，每个牵引制动与定滑轮组合器7设有内侧和外侧2个定滑轮，每个牵引钢丝绳定滑轮8也设有内侧和外侧2个定滑轮；固定副对重钢丝绳9也有2根，分别环绕左、右两个牵引制动与定滑轮组合器7的外侧的定滑轮，以及左、右两个牵引钢丝绳定滑轮8的外侧的定滑轮，两端分别与副对重11左、右两侧的上部与下部连接，组成一组副对重的闭环运动机构，用于定位和固定副对重11的空间位置；牵引钢丝绳10也有2根，分别环绕左、右两个牵引制动与定滑轮组合器7的内侧的定滑轮，以及左、右两个牵引钢丝绳定滑轮8的内侧的定滑轮，围成2个闭路，配合一对牵引手12连接或松开的动作，牵引副对重11作上下运动。具体见图6、图7、图8所示。

副对重11还设有副对重位置传感器，用于测量副对重11的空间位置。

副对重参与对重与轿厢载荷重力平衡，其上下运行自身无需动力。它通过牵引手12挂靠在轿厢上，或者从轿厢上卸载，具体来说，牵引手12设置于轿厢上，牵引手12联接牵引钢丝绳10，实现副对重与轿厢的挂靠，牵引手12松开牵引钢丝绳10，实现副对重与轿厢的卸载；牵引手12的联接和松开的动作服从于装置所接受的轿厢与对重动态平衡指令；其中，两个牵引手12负责控制一侧牵引钢丝绳，确保副对重与轿厢同方向运动，即正方向使用；另外两个牵引手12 负责控制另一侧牵引钢丝绳，确保副对重与轿厢反方向运动，即负方向使用。当底层轿厢内实际荷载重量超过额定重量的50%时，副对重11为负方向使用。

本实用新型中，节能装置还设有控制系统，用于控制节能装置各部件的动作。

本实用新型在电梯轿厢两侧的井道壁上安装一套以四组附加对重（副对重）为特征的轿厢与对重动态自动平衡节能装置（简称“节能装置” ），每一组副对重的安装区域各为独立。当电梯在应答召唤信号上行或下行且轿厢内负载呈动态变化时，节能装置根据电梯重量传感器测得的轿箱侧与对重侧两边重量差的信息，使轿箱自动挂靠或卸载副对重，以达到曳引轮两侧力的平衡；平衡点载重量一般设为额定载重量的50%。轿厢载荷及其势能的变化所对应的电梯驱动能耗是各不相同的，图1、图2分别直观地描述了电梯在安装本节能装置前后的驱动能效变化曲线，从曲线上可见，平衡点位于轿厢上行线和下行线的交叉点上，在安装了本节能装置后仅当轿厢载荷超过平衡点时，电梯才需要驱动耗能，而在平衡点以下，电梯运行只需克服钢丝绳摩擦力的极低能耗即可，节能效果十分明显。

电梯能效曲线图纵坐标表示I(A) 、横坐标表示重量W（Kg），图1描述了未安装节能装置的交流电机定子电流、负载曲线，图2描述了安装节能装置的交流电机定子电流、负载曲线。

本节能装置的一个重要特点是：参与对重与轿厢载荷重力平衡的“副对重”

其上下运行自身无需动力。它通过牵引手挂靠在轿厢上或卸载，依靠曳引给予的拉动力或者自身的重力向上和向下产生平衡效果。本节能装置与已有电梯的总体结构是一个主、次关系，是一个附加且可随时分离的关系。

附图说明

图1电梯能效曲线图（未安装节能装置的交流电机定子电流、负载曲线）。

图2电梯能效曲线图（安装节能装置的交流电机定子电流、负载曲线）。

图3本实用新型的自动平衡节能装置的电梯系统组成示意图。

图4本实用新型自动平衡节能装置工作流程图。

图5垂直电梯一般机械原理图。

图6本实用新型节能装置机械原理图。

图7节能装置机械原理图A向。

图8电梯副对重配置机械原理图B向。

图9电梯副对重上下运行机械原理图C向。

图中标号： 1曳引轮，2曳引钢丝绳，3对重，4轿厢，5对重侧重量传感器，6轿厢侧重量传感器，7牵引制动与定滑轮组合器（常闭式），8牵引钢丝绳定滑轮，9固定副对重钢丝绳，10牵引钢丝绳，11副对重，12牵引手，13长导轨，14短导轨。

具体实施方式

1、本实用新型装置主要部件功能介绍

副对重11用来平衡1曳引轮两侧4轿厢与3对重的重量差。从图7可以看出，一套节能装置有四组副对重，安装位置分别在轿厢两侧的井道壁上，每侧两组。轿厢的安装导轨已把电梯井道壁分为前后区域，故每侧前后区域各一组。由井道顶俯视往下看，呈对角线布置的副对重既可成对使用，以保证轿厢内各边受力的均衡，也可以视需要单个使用。

电梯运行中副对重的挂靠或卸载,由节能装置中12牵引手联接或松开10牵引钢丝绳的动作来实现，牵引手的动作服从于节能装置所接受的轿厢与对重动态平衡指令。两个牵引手负责控制内侧钢丝绳，确保副对重与轿厢同方向运动，即正方向使用；另外两个牵引手负责控制外侧钢丝绳，确保副对重与轿厢反方向运动，即负方向使用。当底层轿厢内实际荷载重量超过额定重量的50%时，副对重11为负方向使用。

空载轿厢在顶层需要往下，此时曳引轮两侧的重量差最大，耗能最大，副对重沿正方向使用。

满载轿厢在底层需要往上，此时曳引轮两侧的重量差也最大，耗能亦最大，副对重沿负方向使用。

部件牵引制动与定滑轮组合器7和牵引钢丝绳定滑轮8及副对重11、固定副对重钢丝绳9，组成一组副对重的闭环运动机构。

钢丝绳与滑轮之间不存在相对滑动，牵引副对重的钢丝绳在受到重力作用往下时，由牵引制动与定滑轮组合器7中的牵引制动器制动保持副对重的空间位置。

牵引制动与定滑轮组合器7和牵引钢丝绳定滑轮8起两个作用。固定副对重钢丝绳9用来固定和定位副对重11，牵引钢丝绳10由牵引手12来牵引,牵引时产生的摩擦力来带动副对重作上、下运动。

副对重上、下运动由钢丝绳牵引实现，副对重在平面内Ｘ、Ｙ方向的滑动定位由长导轨13、短导轨14实现。

图4所示是采用副对重的电梯轿厢与对重自动平衡节能装置工作流程图。

2、副对重的配置

对重架上的对重，满足了电梯额定载荷的设计需要，其重量不作更动。电梯运行时节能装置只是对轿厢侧作挂靠副对重和卸载副对重的动作，以达到曳引轮两侧重量平衡的节能目的。

3、节能装置运行原理详细说明

通常的垂直电梯机械原理图如图5所示，在曳引轮1的两侧，由曳引钢丝绳2分别悬掛着对重3和轿厢4，在曳引轮的旋转下，电梯作上、下垂直运动。

在电梯轿厢两侧的井道壁上安装本发明的节能装置。安装节能装置后，根据空载、半载和满载三种极端状态进行运行分析。节能装置还设有控制系统，控制节能装置各部件的动作。

节能装置的控制系统，以及电机定子电流与负载的曲线分析如下：

上行线：

Ａ、电梯空载且轿厢在基站，对重在顶层，轿厢侧重量轻于对重侧。电梯如接受向上指令，两组的副对重在底层，则控制系统控制2个牵引手12与成对副对重联接，然后打开副对重的牵引制动与定滑轮组合器7，挂靠轿厢作向上运动，副对重重力叠加至轿厢侧，使曳引轮二侧重力平衡。电梯上行，实测负载电流恰与能效曲线图上平衡点电流基本一致。

Ｂ、电梯半载且轿厢在基站，对重在顶层，轿厢侧重量恰等于对重侧。不需要副对重作挂靠动作，曳引轮两侧重力平衡。电梯上行，实测负载电流恰与能效曲线图上平衡点电流一致。

Ｃ、电梯满载且轿厢在基站，对重在顶层，轿厢侧重量大于对重侧。两组的副对重在顶层，则控制系统控制另2个牵引手12与成对副对重由联接，然后打开副对重的牵引制动与定滑轮组合器7，副对重作负方向运动，使曳引轮两侧重力平衡。电梯上行，实测负载电流恰与能效曲线图上平衡点电流一致。

下行线：

Ａ、电梯空载轿厢在顶层，对重在基站，轿厢侧重量轻于对重侧。两组的副对重在顶层，则控制系统控制2个12牵引手与成对副对重由联接，然后打开副对重的牵引制动与定滑轮组合器7，副对重重力叠加至轿厢侧，使曳引轮二侧重力平衡。电梯往下，实测负载电流恰与能效曲线图上平衡点电流一致。

Ｂ、电梯半载轿厢在顶层，对重在底层，轿厢侧重量恰等于对重侧。曳引轮两侧重力正好平衡，节能装置不动作。电梯往下，实测负载电流恰与能效曲线图上平衡点电流一致。

Ｃ、电梯满载轿厢在顶层，对重在底层，轿厢侧重量大于对重侧有利降低电梯驱动耗能。电梯往下，节能装置不动作。电梯往下，作负载电流测量与能效曲线图上反映为电流值一致，低于平衡点。

上述过程中，轿厢重量、对重重量的大小由各自对应的重量传感器测得，副对重的位置由副对重位置传感器测得，并由控制系统计算其重量差，同时，控制系统判断轿厢位置，发出副对重挂靠或卸载指令，并控制牵引手的开关实施具体操作，同时控制牵引制动与定滑轮组合器的制动开关。

当电梯向上或向下途中停靠层站时，重量传感器发现轿厢内载荷发生变化，本节能装置的控制系统立即决定副对重作正向或负向挂靠或卸载的动作（路径从基站到顶层或顶层到基站）。

Claims

1. 一种采用副对重的电梯轿厢与对重自动平衡节能装置，其特征在于包括：对重测重量传感器（5），轿厢测重量传感器（6），牵引制动与定滑轮组合器（7），牵引钢丝绳定滑轮（8），固定副对重钢丝绳（9），牵引钢丝绳（10），副对重（11），一对牵引手（12），长导轨（13），短导轨（14）；其中，对重测重量传感器（5）设置于电梯的对重上，用于测量对重的重量；轿厢测重量传感器（6）设置于电梯的轿厢上，用于测量轿厢的重量；

所述副对重（11）用于平衡曳引轮（1）两侧的轿厢（4）与对重（3）的重量差；一套节能装置设有四组副对重（11），分别通过长导轨（13）和短导轨（14），安装在轿厢（4）两侧的井道壁上，每侧两组；其中，长导轨（13）固定在井道壁上，短导轨（14）固定在副对重（11）上，长导轨（13）长度对应于井道壁长度，短导轨（14）长度对应于副对重（11）长度；长导轨（13）和短导轨（14）之间通过槽形轨道滑动连接，使副对重（11）沿着槽形轨道上下运动；轿厢的安装导轨已把电梯井道壁分为前后区域，故每侧前后区域各一组对重（11）；副对重（11）上设有副对重位置传感器，用于测量副对重的位置状态；

所述牵引制动与定滑轮组合器（7）包括定滑轮和该定滑轮的制动器两个部分，牵引制动与定滑轮组合器（7）安装在轿厢（4）两侧的井道壁上部，牵引钢丝绳定滑轮（8）安装在轿厢（4）两侧的井道壁底部；对应于一个副对重，有左、右2个同样的牵引制动与定滑轮组合器（7）和2个同样的牵引钢丝绳定滑轮（8），分设于一个副对重的两侧；其中，每个牵引制动与定滑轮组合器（7）设有内侧和外侧2个定滑轮，每个牵引钢丝绳定滑轮（8）也设有内侧和外侧2个定滑轮；固定副对重钢丝绳（9）也有2根，分别环绕左、右两个牵引制动与定滑轮组合器（7）的外侧的定滑轮，以及左、右两个牵引钢丝绳定滑轮（8）的外侧的定滑轮，两端分别与副对重（11）左、右两侧的上部与下部连接，组成一组副对重的闭环运动机构，用于定位和固定副对重（11）的空间位置；牵引钢丝绳（10）也有2根，分别环绕左、右两个牵引制动与定滑轮组合器（7）的内侧的定滑轮，以及左、右两个牵引钢丝绳定滑轮（8）的内侧的定滑轮，围成2个闭路，配合一对牵引手（12）连接或松开的动作，牵引副对重（11）作上下运动；

副对重（11）还设有副对重位置传感器，用于测量副对重（11）的空间位置；

副对重参与对重与轿厢载荷重力平衡，通过牵引手（12）挂靠在轿厢上，或者从轿厢上卸载，具体实现；

其中，牵引手（12）设置于轿厢上，牵引手（12）联接牵引钢丝绳（10），实现副对重与轿厢的挂靠，牵引手（12）松开牵引钢丝绳（10），实现副对重与轿厢的卸载；牵引手（12）的联接和松开的动作服从于装置所接受的轿厢与对重动态平衡指令；其中，两个牵引手负责控制一侧牵引钢丝绳，确保副对重与轿厢同方向运动，即正方向使用；另外两个牵引手负责控制另外侧牵引钢丝绳，确保副对重与轿厢反方向运动，即负方向使用；当底层轿厢内实际荷载重量超过额定重量的50%时，副对重（11）为负方向使用。