CZ286024B6 - Způsob a zařízení k úspoře elektrické energie pohonu hydraulického výtahu - Google Patents

Abstract

Při způsobu, který vede k úspoře elektrické energie pohonu hydraulického výtahu, se čerpá tlakové medium pomocí hydraulického čerpadla (8), poháněného elektromotorem (11), z nádrže (9) hlavním vedením (7) do válce (3), což způsobí pohyb výtahu směrem nahoru, nebo tlakové medium odtéká z válce (3) přes rozvaděč (26) nebo tlakově řízený ventil (6) do nádrže (9), což způsobí pohyb výtahu směrem dolů. Výkon hnacího agregátu zůstává při každém zatížení výtahové kabiny konstantní tím, že se příslušně přizpůsobí rychlost jízdy výtahu směrem nahoru. Pomocí tlaku tlakového media v obvodu, jenž je způsoben zatížením kabiny výtahu se totiž nastaví taková rychlost jízdy výtahu směrem nahoru, aby odpovídala dodávanému množství tlakového media při maximálním výkonu elektromotoru (11) nebo aby odpovídala otáčkám elektromotoru (11) při jeho maximálním výkonu. Zařízení k provádění tohoto způsobu sestává z hydraulického čerpadla (8), které je poháněno elektromotorem (11), z hlavníhoŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu řízení pohonu hydraulického výtahu při jeho pohybu směrem vzhůru, kdy se čerpá tlakové médium hydraulickým čerpadlem, poháněným hnacím agregátem, z nádrže hlavním vedením do válce a při pohybu směrem dolů tlakové médium odtéká z válce přes rozváděč nebo ventil opět do nádrže. Vynález přitom řeší také zařízení k provádění tohoto způsobu, sestávající z čerpadla, poháněného elektromotorem, z nádrže a z vedení, probíhajícího od nádrže přes čerpadlo a dále přes rozváděč nebo ventil pro jízdu dolů a přes válec do jednotky válce a pístu.

Dosavadní stav techniky

Při výpočtu příkonu pohonu hydraulického výtahu se obvykle vychází ze zvolené maximální nosnosti a určité zvolené rychlosti jízdy výtahové kabiny směrem nahoru. Příkon N se vypočte na základě celkové hmotnosti P, která sestává z hmotnosti kabiny, nosnosti výtahu a případných přídavných hmotností, a předem stanovené a požadované rychlosti jízdy nahoru z rovnice N = P.v. Z této rovnice vyplývá, že je příkon nějakého agregátu přímo úměrný pohybující se hmotnosti a zdvihové rychlosti. Celého výkonu se využívá pouze v případech, kdy je výtahová kabina zatížena plnou nosností výtahu. Při menších zatíženích pracuje pohon s horší účinností s poměrně vysokou spotřebou energie.

Patentový spis DE-OS 40 34 666 popisuje hydraulický výtah s nízkou spotřebou energie, který je poháněn prostřednictvím invertorového zdroje energie a sestává z válce s pístem, z výtahové kabiny a z hlavního nebo vyrovnávacího válce s jedním konstantním a jedním proměnným vyvažovacím závažím. Oba válce jsou spolu propojeny přes hydraulické čerpadlo. Konstantní vyvažovači závaží zpravidla odpovídá vlastní hmotnosti výtahové kabiny, zatímco volitelné vyvažovači závaží je dimenzováno tak, aby odpovídalo zhruba polovině maximálního břemene, přepravovaného ve výtahové kabině. Tím se dosáhne minimálního tlakového rozdílu mezi hlavním výtahem a vyvažovacím výtahem pro všechna zatížení. Stanovení velikosti pohonu tedy závisí na rozdílu zatížení hlavního a pomocného výtahu. Výkon pro jízdu vzhůru bez zatížení se stanoví podle rovnice

N = [(A + B + O) - (C + B + W/2)] . v = (A - C -W/2) . v (pokud je C = A): N = -W/2 . v

Pro případ jízdy vzhůru s plným zatížením platí rovnice

N = [(A + B + W) - (C + B + W/2)]. v = (A - C + W/2). v (pokud je C = A): N = +W/2 . v přitom znamená: N = výkon pohonu, A = hmotnost kabiny, B = hmotnost pístu, W = hmotnost maximálního zatížení kabiny, W/2 je hmotnost polovičního zatížení kabiny, C = hmotnost konstantního vyvažovacího závaží, (zde je C = A), v = rychlost zdvihu.

Nevýhodou tohoto hydraulického výtahu je skutečnost, že musí být k dispozici přídavný pomocný válec s konstantním a volitelným vyvažovacím závažím, dále nezbytné propojovací vedení, jakož i relativně drahý invertorový zdroj energie.

-1 CZ 286024 B6

Podstata vynálezu

Nevýhody dosavadního stavu řeší způsob řízení pohonu hydraulického výtahu, při němž se při pohybu směrem vzhůru čerpá tlakové médium pomocí hydraulického čerpadla, poháněného hnacím agregátem, z nádrže hlavním vedením do válce a při pohybu směrem dolů tlakové médium odtéká z válce přes rozváděč nebo ventil pro pohyb dolů do nádrže, a podstata předloženého vynálezu spočívá v tom, že při každém zatížení výtahové kabiny se rychlost jízdy výtahu směrem vzhůru vždy přizpůsobí konstantnímu výkonu hnacího agregátu regulací tlakového média v obvodu.

Působením tlaku tlakového média v obvodu, vyvozovaném zatížením kabiny výtahu, se nastaví rychlost jízdy výtahu směrem vzhůru, odpovídající dodávanému množství tlakového média při maximálním výkonu hnacího agregátu.

Působením tlaku tlakového média v obvodu, vyvozovaném zatížením kabiny výtahu, se nastaví rychlost jízdy výtahu směrem vzhůru, odpovídající otáčkám hnacího agregátu při jeho maximálním výkonu.

Popsaný způsob se provádí zařízením, které pracuje s regulovatelným elektromotoricky poháněným hydraulickým čerpadlem s proměnným objemovým množstvím vjednom směru proudění a plynule regulovatelným systémem tlakové regulace, kde toto zařízení obsahuje nádrž a potrubní vedení, probíhající od nádrže přes čerpadlo a dále přes rozváděč nebo ventil pro jízdu dolů a válec jednotky, tvořené válcem a pístem, přičemž mezi hlavní vedení a regulační čerpadlo je vřazen tlakově řízený ventil pro jeho ovládání.

Ve variantním uspořádání toto zařízení obsahuje čerpadlo, pracující s konstantním objemovým množstvím a frekvenčně řízeným elektromotorem s plynulou regulací otáček, úměrných skutečnému zatížení. Zde je k vedení, spojujícímu rozváděč s válcem, připojeno prostřednictvím zesilovače měřicí čidlo pro řízení frekvenčního měniče v závislosti na tlaku, přičemž frekvenční měnič je připojen k ovládacím obvodům elektromotoru.

Výhody, docílené vynálezem, lze v podstatě charakterizovat tak, že pohon hydraulického výtahu vyžaduje pro každé zatížení vždy stejný, konstantní, výkon a vykazuje dobrou účinnost, přičemž je dosahováno jmenovité zdvihové rychlosti při takovém zatížení kabiny výtahu, které je podle zkušenosti asi nejčastější, tj. např. při obsazení kabiny výtahu dvěma osobami, a že je zdvihová rychlost při prázdném výtahu vyšší a naopak při plném výtahu nižší a že lze pomocí ventilového systému upravit v závislosti na zatížení zdvihovou rychlost tak, aby při větším zatížení byla rychlost jízdy dolů vyšší, čímž se pro všechny případy dopravní výkon vyrovná.

Pro výpočet středního příkonu, resp. pro výpočet potřebného hnacího agregátu, se použije zvolené jmenovité zdvihové rychlosti a hmotnosti dopravovaného počtu osob. Z toho pak vyplývá velikost hnacího agregátu, která je menší než by byla u agregátu pro hydraulický výtah s konstantní a vždy stejnou zdvihovou rychlostí pro všechna zatížení.

Přehled obrázků na výkresech

Podstata vynálezu je rozvedena blíže v dalším popisu a objasněna pomocí připojených výkresů, na nichž představuje obr. 1 hydraulické schéma s regulovaným čerpadlem, pracujícím s proměnným objemovým množstvím vjednom směru proudění a splynule regulovatelným systémem regulace tlaku, a obr. 2 hydraulické schéma s čerpadlem s konstantním objemovým množstvím,

-2CZ 286024 B6 s frekvenčně řízeným hnacím motorem a s plynulou regulací otáček motoru v závislosti na skutečném zatížení.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je zobrazena jednotka 1 s pístem 2, a válcem 3 a pístní tyč 4. Válec 3 je na straně pístu propojen přes vedení 5 s výstupní stranou rozváděče 6 nebo ventilu pro pohyb dolů. Rozváděč 6 má jednu pracovní polohu A pro pohyb nahoru a druhou pracovní polohu B pro pohyb dolů. Vstupní strana rozváděče 6 a výstupní strana regulačního čerpadla 8 jsou propojeny hlavním vedením 7, vstupní strana regulačního čerpadla 8 a nádrž 9 pak potrubním vedením 10. Regulační čerpadlo 8 je poháněno elektromotorem 11. Na hlavní vedení 7 je napojeno vedlejší vedení 12, které je propojeno s regulačním čerpadlem 8 přes clonku 13 a přes tlakově řízený ventil 14, který reguluje množství tlakového média, dodávaného regulačním čerpadlem 8.

Obr. 2 obdobně zobrazuje jednotku 1 s pístem 2, válcem 3 a pístní tyčí 4. Válec 3 je na straně pístu 2 propojen vedením 5 s výstupní stranou rozváděče 6, který má jednu pracovní polohu A pro směr pohybu vzhůru a druhou pracovní polohu B pro směr pohybu dolů. Vstupní strana rozváděče 6 je s výstupní stranou dopravního hydraulického čerpadla 8 spojena hlavním vedením 7, vstupní strana dopravního hydraulického čerpadla 8 a nádrž 9 pak potrubním vedením 10. Dopravní hydraulické čerpadlo 8 je poháněno elektromotorem 11, který je v závislosti na skutečném zatížení plynule regulován frekvenčním měničem 16. Ke spojovacímu vedení 5 válce a rozváděče 6 je dalším vedením 18 připojeno měřicí čidlo 17. Toto čidlo 17 je elektrickým vedením 19 spojeno se zesilovačem 20 frekvenčního měniče 16.

Při uspořádání, znázorněném na obr. 1, je výtahová kabina zvedána pístní tyčí 4 tak, že se dopravuje tlakový olej od regulačního čerpadla 8, poháněného elektromotorem U, přes hlavní vedení 7 do rozváděče 6, který je v pracovní poloze A, a odtud vedením 5 do válce 3 jednotky L Regulační čerpadlo 8 je přitom tlakově řízeným ventilem 14, na který působí tlak z válce 3 jednotky 1, přestavěno tak, aby při konstantním výkonu pohonu zajistilo dodávané množství oleje z regulačního čerpadla 8 takovou dopravní rychlost výtahu směrem nahoru, která odpovídá momentálnímu zatížení výtahové kabiny. S rostoucím zatížením kabiny výtahu stoupá tlak ve válci 3 jednotky 1 a regulační čerpadlo 8 se přestaví tak, že při prakticky konstantním výkonu pohonu klesne množství, dodávané regulačním čerpadlem 8, a tím i rychlost jízdy kabiny výtahu směrem nahoru.

Při uspořádání, znázorněném na obr. 2, je pohyb kabiny výtahu směrem vzhůru opět zajištěn pístní tyčí 4, která se vysouvá tlakem oleje ve válci 3 jednotky L Tlakový olej je dodáván hydraulickým čerpadlem 8, které je poháněno elektromotorem 11, do hlavního vedení 7 a přes rozváděč 6, který se nachází v pracovní poloze A, vedením 5 do válce 3. Elektromotor 11 je přitom napájen a řízen frekvenčním měničem 16, přičemž frekvence je závislá na zatížení kabiny výtahu. Měřicí čidlo 17 je připojeno dalším vedením 18 ke spojovacímu vedení 5, které vzájemně propojuje rozváděč 6 s válcem 3. Měřicí čidlo 17 snímá tlak ve válci 3, který odpovídá zatížení výtahové kabiny, a pomocí zesilovače 20 a frekvenčního měniče 16 mění frekvenci na požadovanou hodnotu. Otáčky hnacího motoru 11 pohonu hydraulického čerpadla 8 jsou přitom ovlivňovány tak, že při velkém zatížení kabiny výtahu, a tedy i při vysokém tlaku ve válci 3, se nastaví nižší frekvence a hydraulické čerpadlo 8 pohání elektromotor 11 nižšími otáčkami. Množství tlakového média, dodávaného čerpadlem 8, se tím při prakticky konstantním výkonu pohonu zmenší, stejně tak i rychlost jízdy výtahu směrem vzhůru.

U obou variant provedení podle obr. 1 nebo 2 je rychlost jízdy kabiny výtahu směrem dolů řízena rozváděči 6 nebo ventily pro pohyb dolů, které jsou v pracovní poloze B, tak, že se rychlost klesání při vyšším zatížení zvýší.

-3 CZ 286024 B6

Bez problému lze použít namísto variant provedení s plynulou regulací rychlostí jízdy výtahu směrem nahoru v závislosti na zatížení kabiny dle obr. 1 či 2 i jiná řešení, u nichž pro variantu dle obr. 1 se použije např. regulačního čerpadla 8 se dvěma nebo více definovanými hodnotami výkonu, nebo pro variantu dle obr. 2 například hydraulického čerpadla 8 s frekvenčně řízeným hnacím motorem s pevně odstupňovanými otáčkami pro různá zatížení.

Claims (5)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob řízení pohonu hydraulického výtahu, při němž se při pohybu směrem vzhůru čerpá tlakové médium pomocí hydraulického čerpadla, poháněného hnacím agregátem, z nádrže hlavním vedením do válce a při pohybu směrem dolů tlakové médium odtéká z válce přes rozváděč nebo ventil pro pohyb dolů do nádrže, vyznačující se tím, že při každém zatížení výtahové kabiny se rychlost jízdy výtahu směrem vzhůru vždy přizpůsobí konstantnímu výkonu hnacího agregátu regulací tlakového média v obvodu.

2. Způsob dle nároku 1, vyznačující se tím, že působením tlaku tlakového média v obvodu, vyvozovaného zatížením kabiny výtahu, se nastaví rychlost jízdy výtahu směrem vzhůru, odpovídající dodávanému množství tlakového média při maximálním výkonu hnacího agregátu.

3. Způsob dle nároku 1, vyznačující se tím, že působením tlaku tlakového média v obvodu, vyvozovaného zatížením kabiny výtahu, se nastaví rychlost jízdy výtahu směrem vzhůru, odpovídající otáčkám hnacího agregátu při jeho maximálním výkonu.

4. Zařízení k provádění způsobu podle nároků 1 a 2, sestávající z hydraulického čerpadla (8), které je poháněno elektromotorem (11), z nádrže (9) a z vedení (5, 7, 10, 12), probíhajícího od nádrže (9) přes čerpadlo (8) a dále přes rozváděč (6) nebo ventil pro jízdu dolů a válec (3) jednotky (1) válce a pístu, vyznačující se tím, že obsahuje regulační čerpadlo (8) s proměnným dodávaným množstvím a že mezi hlavní vedení (7) a regulační čerpadlo (8) je vřazen tlakově řízený ventil pro ovládání regulačního čerpadla (8).

5. Zařízení k provádění způsobu podle nároků 1 a 3, sestávající z hydraulického čerpadla (8), které je poháněno elektromotorem (11), z nádrže (9) a z vedení (5, 7, 10, 12), probíhajícího od nádrže (9) přes čerpadlo (8) a dále přes rozváděč (6) nebo ventil pro jízdu dolů a válec (3) jednotky (1) válce a pístu, vyznačující se tím, že obsahuje hydraulické čerpadlo (8) s konstantním dodávaným množstvím a přitom je k vedení (5), spojujícímu rozváděč (6) s válcem (3), připojeno prostřednictvím zesilovače (20) měřicí čidlo (17) pro řízení frekvenčního měniče (16) v závislosti na tlaku, přičemž frekvenční měnič (16) je připojen k ovládacím obvodům elektromotoru (11).