專利名稱：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或液壓電梯的或與其相關(guān)的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這里所述的系統(tǒng)是特別針對(duì)應(yīng)用于液壓驅(qū)動(dòng)電梯、升降機(jī)或者升降平臺(tái)中而開發(fā)的，但是應(yīng)該認(rèn)識(shí)到這里所述的系統(tǒng)也可以應(yīng)用于各種其它領(lǐng)域。
下述說明書中，術(shù)語“電梯”、“升降機(jī)”、升降平臺(tái)相互交換使用并具有相同的含義。
背景技術(shù)：
在一般的液壓驅(qū)動(dòng)電梯或升降機(jī)中，液壓泵裝置移位的流體的作用使得移動(dòng)設(shè)備或者升降廂的重量和其中所承載的負(fù)載一起升起。液壓泵的工作會(huì)產(chǎn)生大量熱，這些熱處于升降機(jī)井或者升降機(jī)室的封閉空間中難于散去。無論如何，產(chǎn)生的熱意味著能量損失和工作效率下降。
過去，曾經(jīng)進(jìn)行各種嘗試，以減少動(dòng)力需求，進(jìn)而減少熱的產(chǎn)生。
過去采用的一種方法是利用機(jī)械平衡物。機(jī)械平衡物的缺點(diǎn)在于它需要自己的豎直導(dǎo)軌裝置，這增加了材料成本和安裝時(shí)間。
最近，在液壓升降機(jī)裝置中設(shè)置了一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的液壓蓄力器(hydraulic accumulator)，當(dāng)升降廂向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓流體移位到液壓蓄力器中。一般地，液壓蓄力器中具有一隔膜，該隔膜將流入的流體和壓縮氣體腔室分隔開。進(jìn)入的流體進(jìn)一步壓縮氣體。當(dāng)需要升起升降廂時(shí)，釋放蓄力器中的流體，蓄力器中的氣體幫助排出流體，從而向上移動(dòng)升降機(jī)。
國(guó)際專利申請(qǐng)WO99/33740和WO01/14238中可以看到升降機(jī)蓄力器的例子。
德國(guó)公開文本3206899中描述了上述裝配著蓄力器的裝置的一種變型，其中采用彈簧替換了加壓氣體的腔室。
同時(shí)，蓄力器有助于減少升起升降廂和負(fù)載的動(dòng)力需求。將工作流體本身導(dǎo)入蓄力器，從而，仍然要承受升降廂和負(fù)載的總重量。進(jìn)一步，設(shè)置蓄力器需要增加成本，曾經(jīng)有報(bào)道了相關(guān)的管道工作和例子，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)控制閥失靈后，蓄力器致使升降廂無意識(shí)上升。
已公開的日本專利申請(qǐng)2002-372008中描述了裝備蓄力器的升降機(jī)的一種形式。該文獻(xiàn)描述了一種通過液壓油缸產(chǎn)生動(dòng)力的升降機(jī)，其中蓄力器和油缸做成一體。在油缸的汽缸中心，單獨(dú)設(shè)置蓄力器腔室，該腔室和中空活塞管密封連通。中空活塞和蓄力器中充滿了加壓氣體。為升降機(jī)提供動(dòng)力的加壓液壓流體裝在圍繞活塞氣體腔室的環(huán)面中。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，油缸中心的加壓氣體可以用來抵消施加在升降機(jī)上的作用。
JP2002-372008中描述的裝置具有自己的缺陷。最主要的缺陷是隨著升降機(jī)油缸的伸出，加壓氣體腔室的體積變化很大，因此，氣體壓力下降。相應(yīng)地，當(dāng)升降機(jī)處于行進(jìn)頂點(diǎn)時(shí)，平衡物的作用會(huì)大大小于升降機(jī)處于行進(jìn)底部時(shí)的作用。
本發(fā)明的目的在于提供一種用于降低液壓升降機(jī)動(dòng)力需求的方法和裝置，其至少部分地解決了上述問題，或者其至少提供了一種實(shí)用的新選擇。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)地，在第一方面，本發(fā)明提供了一種升降機(jī)，該升降機(jī)包括載重件；液壓油缸，該液壓油缸可操作以沿基本豎直的方向移動(dòng)該載重件；以及平衡體，該平衡體可操作以減少該載重件施加于該液壓油缸上的負(fù)載；該升降機(jī)的特征在于，該平衡體包括體積基本恒定的腔室，該腔室用于容納加壓流體。
優(yōu)選地，該平衡體是如在此限定的基于行程的裝置。
優(yōu)選地，該平衡體與該液壓油缸形成為一體。
優(yōu)選地，該平衡體由繞著該液壓油缸設(shè)置的環(huán)形腔室來部分地限定。
優(yōu)選地，該平衡體還包括環(huán)形滑動(dòng)件，該滑動(dòng)件具有上表面和下表面；該滑動(dòng)件在該環(huán)形腔室中可以隨著該液壓油缸的運(yùn)動(dòng)而移動(dòng)；其中該滑動(dòng)件具有將該上表面和該下表面連通的軸向通道；而且其中，該下表面的面積大于該上表面的面積。
優(yōu)選地，該加壓流體包括加壓氣體。
優(yōu)選地，該加壓氣體包括氮?dú)狻?br> 優(yōu)選地，該平衡體構(gòu)造并設(shè)置成提供小于該載重件的重量的平衡作用。
優(yōu)選地，該平衡體構(gòu)造成提供的平衡作用為該載重件的重量的70％到90％。
在第二個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種液壓升降機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置包括液壓油缸，該液壓油缸包括缸和可以相對(duì)于該缸伸出和回縮的活塞，該驅(qū)動(dòng)裝置的特征在于，該驅(qū)動(dòng)裝置還包括與該液壓油缸成一體的平衡體，該平衡體包括體積基本恒定的腔室，該腔室用于容納加壓流體。
優(yōu)選地，該體積基本恒定的腔室呈環(huán)形并繞著該缸的軸線設(shè)置。
優(yōu)選地，該腔室由該活塞和該缸部分地限定。
優(yōu)選地，該加壓流體包括氮?dú)狻?br> 在第三個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種降低液壓升降機(jī)動(dòng)力需求的方法，該液壓升降機(jī)包括載重件和液壓油缸，該液壓油缸可操作以沿基本豎直的方向移動(dòng)該載重件；該方法包括設(shè)置平衡體，以減少該載重件施加于該液壓油缸上的負(fù)載；該平衡體包括體積基本恒定的腔室，該腔室用于容納加壓流體。
優(yōu)選地，該方法還包括將該平衡體與該液壓油缸設(shè)置為一體。
對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行很多變化。下述描述的目的僅在于作為本發(fā)明的一種實(shí)施手段進(jìn)行示例，不應(yīng)視為是對(duì)未描述的變化和等同物的限制。在可能的范圍內(nèi)，對(duì)某一具體部件的描述應(yīng)該被視為包括了其現(xiàn)有以及將來的等同物。本發(fā)明的范圍僅應(yīng)由隨附的權(quán)利要求書限定。


下面將參照

本發(fā)明的操作實(shí)施例，其中圖1是可以應(yīng)用本發(fā)明各個(gè)方面的液壓升降機(jī)的正視示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中用于降低液壓升降機(jī)動(dòng)力需求的蓄力器系統(tǒng)的示意圖；圖3是最廣泛體現(xiàn)本發(fā)明原理的動(dòng)力需求降低了的升降機(jī)的示意圖；圖4是處于回縮狀態(tài)的操作裝置的剖視圖；以及
圖5是近似于圖4的但是工作裝置處于部分伸出狀態(tài)的視圖。
具體實(shí)施例方式
首先參見圖1，一般的液壓升降機(jī)設(shè)備包括升降廂或平臺(tái)形式的載重件10，其支撐在升降導(dǎo)軌12上，導(dǎo)軌12固定在升降井(lift shaft)14中且豎直直向上延伸；液壓油缸16，其安裝在升降井的底部18上，并具有活動(dòng)活塞17，該活塞17接合在升降廂10的底側(cè)以使該升降廂在升降井14內(nèi)上下移動(dòng)。
為了使活塞從油缸16的汽缸延伸，液壓流體通過電動(dòng)機(jī)/泵裝置19從貯液器20中抽吸流體來泵送。當(dāng)需要向下運(yùn)行升降廂時(shí)，打開釋放閥21以使液壓流體直接回流到貯液器20中?；蛘?，使電動(dòng)機(jī)/泵裝置反向工作，從汽缸中將流體抽出，使流體回流到貯液器20中。
在圖1所示的具體實(shí)施例中，活塞17直接支撐升降廂10。然而，如現(xiàn)有技術(shù)中公知的那樣，活塞可能移動(dòng)一個(gè)拉運(yùn)裝置(roping arrangement)，這致使升降廂10相對(duì)于活塞17的移動(dòng)加倍。這種拉運(yùn)裝置本身不構(gòu)成本發(fā)明的一部分，它可以用于增強(qiáng)系統(tǒng)壓力，使得可以使用較少體積的流體。
實(shí)際上，上述全部以及其各種變化都是很常見的技術(shù)。例如，常常將電動(dòng)機(jī)泵裝置19浸入到儲(chǔ)存在貯液器20內(nèi)的流體中。
過去，為了降低液壓系統(tǒng)的負(fù)載，進(jìn)而減少整體動(dòng)力需求已經(jīng)采用了各種手段。最常用的手段包括安裝機(jī)械平衡物，以沿著和活塞17施加在升降廂上的力相反的方向施加移動(dòng)力。如上所述，機(jī)械平衡物需要自己的導(dǎo)軌和拉運(yùn)裝置，因此其使用起來相對(duì)昂貴。并且，它還會(huì)占用升降井中的很大空間。因此，為了尋求一種更加高效的整體驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，注意力已轉(zhuǎn)移到液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)自身。
參見圖2，液壓升降裝置中公知的能量產(chǎn)生系統(tǒng)包括液壓蓄力器的使用。在上述方式中，通過液壓電動(dòng)機(jī)/泵19的工作，活塞17移位以提升升降廂(未示出)。當(dāng)升降廂下降時(shí)，不是象如上所述那樣抽吸油缸16中的流體或者將其抽回貯液器20，而是將其抽入蓄力器23的下部腔室24中。蓄力器23還包括充氣的上部腔室25，腔室24和腔室25通過活動(dòng)或者柔性膜隔開。
當(dāng)接著需要升起升降廂時(shí)，向蓄力器的腔室24中的流體發(fā)出指令，由于腔室25中的壓縮氣體膨脹，從腔室24中驅(qū)動(dòng)流體。這將認(rèn)識(shí)到，這種動(dòng)作必定有助于泵電動(dòng)機(jī)/泵裝置19。
現(xiàn)請(qǐng)參見圖3，根據(jù)本發(fā)明的升降驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)部件原理全部是常用的，并且，如圖所示，包括液壓油缸16，該液壓油缸具有活塞17，該活塞可以從該油缸伸出或者縮回其中。按照常用的方式，電動(dòng)機(jī)/泵19將貯液器20中的液壓流體抽入汽缸16中，以升起升降廂10。當(dāng)降下升降廂時(shí)，使電動(dòng)機(jī)/泵反向工作，或者操作閥門(未顯示)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，以使汽缸16中的流體回到貯液器20。
本發(fā)明的新穎之處在于提供了一個(gè)或者多個(gè)裝置30，該裝置至少部分平衡由升降廂10所施加的向下負(fù)載。同時(shí)，裝置30和液壓驅(qū)動(dòng)部件的物理距離可以很近，完全獨(dú)立于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作。其中，裝置30不從貯液器20接收任何流體。裝置30優(yōu)選是基于行程(stroke-based)的平衡裝置。也就是說，該裝置30沿著一條基本呈直線的軸線工作，并在至少一個(gè)方向上產(chǎn)生支撐作用。基于行程的平衡裝置的一般例子包括氣柱(gas strut)。
如可以看到的那樣，平衡裝置30優(yōu)選設(shè)置成其工作軸線基本平行于液壓驅(qū)動(dòng)的工作軸線。實(shí)際上，裝置30包括一種平衡物(counterweight)形式，如此減少了升降廂施加在液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載。
參見圖4和圖5，平衡裝置可以與該液壓驅(qū)動(dòng)裝置一體設(shè)置，這種設(shè)置最便于沿著驅(qū)動(dòng)力的同一軸線施加平衡力。
在所示出的形式中，驅(qū)動(dòng)裝置31包括固定在基座件34上的外缸體32。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)缸36固定在基座34的內(nèi)壁上，驅(qū)動(dòng)缸36位于外缸體32的中央?；钊?8位于驅(qū)動(dòng)缸36上方并與該驅(qū)動(dòng)缸滑動(dòng)接觸?；钊?0蓋在該活塞缸38的上端。安裝凸緣42連接在活塞40上或者和該活塞一體形成，通過安裝凸緣42該驅(qū)動(dòng)裝置連接在升降廂10上。可以注意的是，不象一般液壓油缸的活塞桿那樣，活塞缸38是中空的，其內(nèi)部和汽缸36相連通并充滿了油?？梢韵嘈?，這具有降低裝置31所承受的彎曲負(fù)載的優(yōu)點(diǎn)。
這將意識(shí)到，驅(qū)動(dòng)缸36內(nèi)部充滿基本是“死”的流體，相應(yīng)地，通過向驅(qū)動(dòng)缸36內(nèi)插入嵌條(filler rod)或者等同物(未示出)，可減小驅(qū)動(dòng)缸的體積(進(jìn)而減小工作流體的體積)。
活塞缸38的外部下端承載著另一個(gè)活塞或者環(huán)形滑動(dòng)件44，該活塞或滑動(dòng)件在驅(qū)動(dòng)缸36的外表面上滑動(dòng)、并緊貼著該驅(qū)動(dòng)汽缸的外表面密封。上密封件46進(jìn)一步支撐著該活塞缸，密封件46固定在外缸體32上但緊貼著活塞缸38的外表面形成滑動(dòng)密封。
為了沿著向上方向驅(qū)動(dòng)升降廂10，液壓流體在壓力作用下通過底部部件34中的通道48送入。通道48依次和驅(qū)動(dòng)缸36的內(nèi)部以及活塞缸38的內(nèi)部相連通。這樣，進(jìn)入的流體作用于活塞40，使活塞缸38向上相對(duì)于驅(qū)動(dòng)缸36疊縮。當(dāng)升降廂沿向下方向運(yùn)行時(shí)，通道48和低壓貯液器相連通，缸36和38內(nèi)部的流體被抽吸或從該通道流出。
這將意識(shí)到，在外缸體32的內(nèi)表面和驅(qū)動(dòng)缸36以及活塞缸38的外表面之間分別形成有環(huán)形腔室。該腔室用于提供上面討論的平衡力。同時(shí)，還可以在該腔室內(nèi)安裝幾種機(jī)械部件，比如，作用于基座34和滑動(dòng)件44之間的卷簧。腔室50優(yōu)選充滿壓縮氣體或者液體以繞著該液壓驅(qū)動(dòng)裝置形成液柱。
可以看到，滑動(dòng)件44不僅提供了缸38和缸36之間的滑動(dòng)密封，還和環(huán)形腔室50相交延伸以提供緊貼著外缸體32的內(nèi)表面的滑動(dòng)接觸。在滑動(dòng)件44中設(shè)有軸向通道52，以使滑動(dòng)件44上方和下方的腔室50相互連通，進(jìn)而保持這兩個(gè)腔室部分的液體壓力平衡。
通過基座34中的通道53，腔室50充入壓縮氣體。當(dāng)腔室50充入所需量的氣體后，封閉通道53。但是為了提供更大量的可用氣體，并減少油缸伸出時(shí)和油缸回縮時(shí)的壓力差，優(yōu)選設(shè)置和通道53相通的外氣體腔室54。
這些部件的構(gòu)造確保腔室50內(nèi)的壓縮氣體提供作用于環(huán)形密封件44上的向上的分力，進(jìn)而對(duì)施加到升降廂10上向下分力以及由升降廂10所承載的任何負(fù)載進(jìn)行至少某種程度的平衡。特別地，在上述實(shí)施例中，滑動(dòng)件44的下表面對(duì)受壓縮的流體提供了大于上表面的表面積。
由于氮?dú)饣臼嵌栊缘?，所以腔?0中優(yōu)選充入氮?dú)?。但在本發(fā)明的范圍，采用其他氣體和液體也可以。
可以注意到的是，由于設(shè)置軸向通道52，所以盡管由于滑動(dòng)件44的上部環(huán)面和下部環(huán)面的寬度差別，腔室50和腔室54的總體積會(huì)有很小的變化，但基本恒定。因此，在升降廂的整個(gè)運(yùn)行中，所述腔室中的壓力基本保持恒定，從而，在升降廂整個(gè)運(yùn)行中，平衡作用也基本保持恒定。
這將意識(shí)到，腔室50和腔室54中的流體也可以與驅(qū)動(dòng)缸36和活塞38中的流體完全分離。
為了構(gòu)造如上所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，計(jì)算升降廂10的空載，測(cè)定平衡體的數(shù)量及其幾何形狀以及其中的氣壓，以確保升降廂10總是施加小的凈向下力。事實(shí)上，優(yōu)選平衡體不超過空的升降廂重量的90％，更優(yōu)選地，平衡體處于升降廂重量的70％到90％的范圍內(nèi)。這確保了升降廂可以手動(dòng)下降，避免了升降廂在僅受平衡作用下上升。
舉例說明，升降及升降驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以具有以下名義構(gòu)造升降廂重量800公斤；額定負(fù)載630公斤；所需平衡物(升降廂重量的90％)720公斤；缸32的內(nèi)徑114毫米；缸38的外徑68毫米；液壓工作壓力115巴；腔室50中的氣壓103巴；液壓罐容量40升；上述規(guī)格使得具有所述重量的升降機(jī)可以采用額定為7.5KW的電動(dòng)機(jī)以0.63m/s的名義速度工作。
可以相信，上述升降驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)，1)由于升降機(jī)的工作質(zhì)量(operating mass)的基本部分得到了平衡，可以利用相對(duì)較小的液壓組件獲得高效的升降工作。
2)該系統(tǒng)只需要很小量的液壓油即可進(jìn)行工作。
3)通過提供獨(dú)立于驅(qū)動(dòng)流體且體積基本恒定的基于流體的平衡系統(tǒng)，確保了整個(gè)升降行進(jìn)過程中基本恒定的平衡力。
4)由于作用在液壓驅(qū)動(dòng)裝置上的負(fù)載低，產(chǎn)生的熱和噪聲低。
5)對(duì)于給定負(fù)載，中空活塞桿和缸的內(nèi)部相連通降低了彎曲。
對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，該系統(tǒng)存在很多變化。比如，如上所述，本發(fā)明可以應(yīng)用于升降機(jī)、電梯之外的升降或支撐系統(tǒng)，也可以和其他升降體系聯(lián)合使用。
由此，將意識(shí)到，本發(fā)明，至少這里所述的工作實(shí)施例，提供了一種降低液壓升降機(jī)必需動(dòng)力的新型有效方式，該升降機(jī)不需要專門的安裝需要，且獨(dú)立于該升降驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種升降機(jī)，包括載重件；液壓油缸，該液壓油缸可操作以沿基本豎直的方向移動(dòng)該載重件；以及平衡體，該平衡體可操作以減少該載重件施加于該液壓油缸上的負(fù)載；其特征在于，該平衡體包括體積基本恒定的腔室，該腔室容納加壓流體。
2.如權(quán)利要求1所述的升降機(jī)，其中，該平衡體是如這里所限定的基于行程的裝置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的升降機(jī)，其中，該平衡體與該液壓油缸形成為一體。
4.如權(quán)利要求3所述的升降機(jī)，其中，所述平衡體由繞著該液壓油缸設(shè)置的環(huán)形腔室來部分限定。
5.如權(quán)利要求4所述的升降機(jī)，其中，該平衡體還包括環(huán)形滑動(dòng)件，該滑動(dòng)件具有上表面和下表面；該滑動(dòng)件在該環(huán)形腔室中可以隨著該液壓油缸的運(yùn)動(dòng)而移動(dòng)；其中該滑動(dòng)件內(nèi)具有將該上表面和該下表面連通的軸向通道；而且其中，該下表面的面積大于該上表面的面積。
6.如上述任一權(quán)利要求所述的升降機(jī)，其中，該加壓流體包括加壓氣體。
7.如權(quán)利要求6所述的升降機(jī)，其中該加壓氣體包括氮?dú)狻?br> 8.如上述任一權(quán)利要求所述的升降機(jī)，其中，該平衡體構(gòu)造且設(shè)置成提供小于該載重件的重量的平衡作用。
9.如權(quán)利要求8所述的升降機(jī)，其中，該平衡體構(gòu)造成提供的平衡作用為該載重件的重量的70％到90％。
10.一種用于液壓升降機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置包括液壓油缸，該液壓油缸包括缸和可以相對(duì)于該缸伸出和回縮的活塞，其特征在于，該驅(qū)動(dòng)裝置還包括與該液壓油缸成一體的平衡體，該平衡體包括體積基本恒定的腔室，該腔室用于容納加壓流體。
11.如權(quán)利要求10所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述體積基本恒定的腔室呈環(huán)形并繞著該汽缸的軸線設(shè)置。
12.如權(quán)利要求11所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其中該腔室由該活塞和該缸來部分地限定。
13.如權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其中，該加壓流體包括氮?dú)狻?br> 14.一種降低液壓升降機(jī)動(dòng)力需求的方法，該液壓升降機(jī)包括載重件和液壓油缸，該液壓油缸可操作以沿基本豎直的方向移動(dòng)該載重件；該方法包括設(shè)置平衡體，以減少該載重件施加于該液壓油缸上的負(fù)載；該平衡體包括體積基本恒定的腔室，該腔室用于容納加壓流體。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中該方法還包括將該平衡體與該液壓油缸設(shè)置為一體。
全文摘要
一種液壓驅(qū)動(dòng)電梯或升降機(jī)，該電梯或升降機(jī)設(shè)置有平衡裝置，以至少部分地平衡由載重件或升降廂所施加的負(fù)載；該平衡裝置包括體積基本恒定的加壓流體，該平衡裝置的工作不會(huì)對(duì)該液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作流體造成任何干擾。
文檔編號(hào)B66B9/04GK1898144SQ200480038237
公開日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2004年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月20日
發(fā)明者馬丁·阿德里安·李 申請(qǐng)人:斯坦納電梯有限公司