扶梯动力系统技术方案

一种用于升降装置的节能动力系统，尤其是用于扶梯的动力系统，利用抽水蓄能原理，在高处和低处各设有上水箱２和下水箱３，将水作为能量转化和贮存的介质。当扶梯需要减速时，水泵水轮机组１将下水箱３中的水抽到上水箱２中，当扶梯需要动力时，上水箱２中的水推动水泵水轮机组１转动，并通过某种机械装置４带动扶梯的主驱动装置６，控制系统实时控制各个可调部件使扶梯按设定的速度平稳运行。该系统还可以增设一套微型抽水蓄能机组５，有计划地安排上、下水箱的水量，以避免扶梯因某水箱缺水而暂时停止运行，需要时还可以发电。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于升降装置的节能动力系统，尤其是用于扶梯的动力系统，利用抽水蓄能原理，以水作为能量转化和贮存的介质，用水泵水轮机组代替电动机来驱动扶梯。自动扶梯在商场、地铁口、机场等公共场所已十分普及。目前最常见的自动扶梯，是电动机通过减速驱动链轮，使左右两侧的循环链转动，然后在链条上装上上面为平面，下面是30度左右的梯级，梯级滚轮沿导轨滚动，从而使梯级呈阶梯状升或降。但这种扶梯耗电量大，特别是当乘客乘扶梯下行时，扶梯不仅不能利用人所具有的势能，反而需要花费电能来抵消这部分能量。中国专利87101991.4描述了一种“建筑节能扶梯”，它是由上行梯和下行梯组成，上行梯和下行梯具有相同的主体结构，均由曳引电机、导向装置、平衡装置、运载装置及安全装置构成。上行梯和下行梯均分别由特殊截面的运行轨道设置在建筑物的高层与低层之间，运载小车通过钢丝绳经设置在轨道上端的摩擦驱动轮与起平衡作用的运动水箱相连，运载小车和运动水箱可在轨道上反向运行。在运载轨道的上端和下端分别设有上水箱和下水箱，由自动协调系统调节运动水箱的重量，使它在工作时与运载小车重量保持平衡。当乘客下行时，利用其本身所具有的势能将下水箱中势能较低的水通过运动水箱提升到轨道上端的上水箱中，当乘客下行时，利用贮存在上水箱中具有较高势动的水通过运动水箱及曳引驱动轮，将乘客运至轨道上端。由于此专利技术用小车运载乘客，连续性差，上、下水箱只能分别设置在扶梯的上端和下端，且需要曳引电机和钢丝绳等设备，对大部分公共场所不实用。本专利技术的目的在于提供一种用于升降装置的节能动力系统，尤其是用于扶梯的动力系统，充分利用下行乘客所具有的势能，贮存并转化为扶梯的动力，大大降低扶梯的能耗，使能源利用合理化，并促进扶梯的进一步普及。自1927年德国建成世界上第一座抽水蓄能电站以来，抽水蓄能电站对电网的调节起着重要作用。抽水蓄能的基本原理是利用可以兼做水泵和水轮机的蓄能机组，在电力负荷低谷时做泵运行，用基荷机组发出的多余电能将下水库的水抽到上水库贮存起来;在电力负荷高峰时做水轮机运行，将上水库的水放下来发电。现在抽水蓄能电站的效率可达75%以上。本专利技术就是将抽水蓄能的基本原理，有效地应用于扶梯的动力系统。附图说明图1为带有辅助系统的扶梯动力系统2为实施例1的系统3为实施例2的系统4为实施例3的系统图下面结合附图来说明本专利技术及其实施例。所述的扶梯动力系统主要包括，水泵水轮机组1，上水箱2，下水箱3，有关管道和阀门，以及联接水泵水轮机组1和扶梯驱动部件6的机械装置4等。水泵水轮机组1可以是可逆式的水轮泵水轮机也可以是独立的水泵和水轮机。上水箱2和下水箱3的容积和位置可由现场施工条件、客流量和水泵水轮机组1性能而定。水泵水轮机组1通过管道和阀门等分别与上水箱2和下水箱3相连。水泵水轮机组1与扶梯主传动装置6之间用某种机械装置4联接。对于扶梯来说，下行乘客的体重起推力作用，加快扶梯的速度;上行乘客的体重和各种摩擦力构成阻力。为了使扶梯按所设定的方式运行，由所说的扶梯动力系统提供另一个作用力F。控制系统根据设定值和传感器的输出值来计算作用力F，可以是正值(推力)或负值(阻力)。当作用力F的计算值为负值时，控制系统使水泵水轮机组1进入水泵工况，由下水箱3向上水箱2抽水，将扶梯多余的动能以上水箱2中水的势能形式贮存起来;当作用力F的计算值为正值时，控制系统使水泵水轮机组1进入水轮机工况，将上水箱2中部分水的势能转化为扶梯的动能。控制系统根据作用力F值的大小，控制阀门或叶片的位置，或利用机械装置4改变水泵水轮机组1的转速，调节水的流量，使扶梯按所设定的速度平稳运行。当上水箱2中水已用完而作用力F的计算值为正值时，扶梯暂时停止运行，作为普通楼梯使用，等到作用力F的计算值为负值时扶梯重转起动向下运行，由下水箱3向上水箱2抽水。同样当下水箱3中水都被抽到上水箱2，而作用力F的计算值为负值，扶梯暂时停止运行，作为普通楼梯使用，等到作用力F的计算机为正值时，扶梯重新起动向上运行，将上水箱2中的水经过水泵水轮机组1流入下水箱3中，并推动扶梯运行。为了尽量避免扶梯因某水箱缺水暂时停止运行，所述的扶梯动力系统可以增加一个辅助系统，由一套微型抽水蓄能机组5以及有关管道和阀门组成。这套微型抽水蓄能机组5可以是独立的微型电动水泵7和微型水轮发电机8。这样控制系统可以根据客流情况有计划地安排上、下水箱的贮水量。当估计上水箱2的水量偏少时，微型抽水蓄能机组5利用电能向上水箱2抽水;当估计下水箱3水量偏少时，微型抽水蓄能机组5在将上水箱2中的水引入下水箱3的同时可以发电，当然也可以不发电而直接将上水箱2的水通入下水箱3。这样我们就利用上、下水箱的蓄能功能，以小功率电动机就可以维持扶梯的运行，大大地减少了扶梯耗电量以及对电网的影响。停电时，微机抽水蓄能机组5可以利用上水箱2中的水发电，作为应急电源。在缺电的地区，可以只设下行梯，利用下行乘客的势能把下水箱3中的水抽到上水箱2，再利用微机水轮发电机8持续发电。水具有密度大、价格低等特点，是理想的机械能转贮介质。上水箱2和下水箱3的容积以及高度差越大，则系统的贮能能力就越强，但要根据现场施工条件，客流量和水泵水轮机组1性能决定。也可考虑与建筑物的给排水系统有机地结合。传统扶梯曳引机的减速装置，过去全部是蜗轮蜗杆式，现在出现斜齿轮式，减少动力传递损耗。对本专利技术所述的扶梯动力系统中的水泵水轮机组1，可以通过如减速机或联轴器等机械装置4与扶梯的主驱动装置6联接。当水泵水轮机组1处于水泵工况时，由扶梯的主驱动装置6驱动水泵水轮机组1向上水箱2抽水;相反地，当水泵水轮机组1处于水轮机工况时，由水泵水轮机组1驱动扶梯的主驱动装置6。所以要求该机械装置4能双向传递机械能。为了使由所述的扶梯动力系统驱动的扶梯能良好地运行，要求扶梯控制系统有较好的性能，根据传感器(水箱水位计、转速计、光断路器等)的输出和设定值来准确地实时控制水泵水轮机组1的工况转换和水的流量。这样，所述的扶梯动力系统，能充分利用并贮存下行客流所具有的势能，最大限度地减少能量的浪费。在消耗少量电能或不消耗电能的情况，也能使扶梯良好地运行。实施例1如图2，在象商场这样上行和下行客流量都较大的场所，并列地安装两台扶梯，它们的主驱动装置6之间用锥形齿轮13相联，使两台扶梯的运行方向相反。下水箱3可设在扶梯上端的附近，上水箱2可设在高楼层或屋顶。假设上、下水箱高度差为30米，扶梯的提升高度为6米，且扶梯的效率为75%，如果要求水箱能贮存提升200人用的水，则上、下水箱体积均为3.2立方米。水泵水轮机组1为独立的水泵9和水轮机10，它们的转动方向相同并用共同的主轴与减速机4联接，而且接到扶梯的主驱动装置6上。上行扶梯11和下行扶梯12同时运行时，如果上行扶梯11上乘客的体重大于下行扶梯12上乘客的体重，则阀门14关闭使水泵9空转，阀门15处于适当开度，上水箱2流下的水流推动水轮机10运转，使扶梯以额定速度运行。如果下行扶梯12上乘客的体重大于上行扶梯11上乘客的体重，则阀门15关闭，水轮机10空转，水泵出口阀14处于适当开度，水泵9以一定流量向上水箱2抽水，将多余的动能转化为水的势能，以限制扶梯的速度。两台扶梯上客流的不断变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于升降装置的节能动力系统，尤其是用于扶梯的动力系统，利用抽水蓄能的原理，以水作为能量转化和贮存的介质，其特征在于，用水泵水轮机组代替电动机来驱动扶梯的运行。所说的水泵水轮机组可以是可逆式水泵水轮机，也可以是独立的水泵和水轮机。在高处和低处各设一只水箱。当扶梯需要减速时，水泵水轮机组处于水泵工况，将下水箱的水抽到上水箱，即把扶梯的动能以水的势能形式存贮起来；当扶梯需要动力时，水泵水轮机组为水轮机工况，将上水箱中的水的势能转化为扶梯的动能。控制系统通过水泵水轮机组工况的转换和流量的变化来控制扶梯的运行。这样就可以充分利用乘扶梯下行乘客的势能，并使能量只在机械能间转移，有效提高了能量的利用率。利用以上原理而使用其他液体代替水作为能量介质，也包括在本权利要求的保护范围之内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵敏，
申请(专利权)人：赵敏，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]