ПОДЪЕМНАЯ УСТАНОВКА И ПРИМЕНЕНИЕ ТАКОЙ ПОДЪЕМНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ЛИФТОВ
LIFTING INSTALLATION AND ITS USE FOR HIGH-SPEED ELEVATORS

Изобретение относится к подъемной установке, согласно ограничительной части независимого пункта 1 формулы изобретения, и к ее применению.
В подъемных установках, кабина которых соединена тяговыми канатами с противовесом, последний движется в направлении, противоположном кабине. Кабина и противовес перемещаются при этом по собственным, в основном, прямолинейным направляющим. Особенно в отдельных лифтовых шахтах и при быстро движущихся кабинах при прохождении противовеса мимо кабины в шахте возникает удар давления, который может вызвать вибрации и шумы. Кроме того, связанное с этим внезапное изменение давления в кабине может быть неприятным для пассажиров, или вибрации могут восприниматься как беспокоящие. Подъемная установка не обеспечивает тогда достаточного комфорта движения. Также в здании, в котором находится подъемная установка, могут возникать мешающие шумы.
Эти проблемы возникают, в частности, в современных подъемных установках, поскольку существует все большее стремление минимального уменьшения занятого пространства и размещения компонентов подъемной установки в минимально возможном пространстве.
Эта проблема пересечения противовеса и кабины в лифтовой шахте давно известна. Но что интересно, до сих пор было предложено только одно решение по устранению недостатков, возникающих при пересечении двух кабин. Это решение новое и раскрыто в заявке №2002003090 А фирмы «Тошиба Корп.». В этой заявке речь идет о подъемных установках в многосекционных лифтовых шахтах с несколькими кабинами, движущимися друг мимо друга. Предложено уменьшать скорость кабин перед их встречей в шахте посредством устройства управления, чтобы избежать возникновения шумов и вибраций. Пассажиры могут, однако, воспринимать это уменьшение скорости как неприятное. Кроме того, снижается производительность всей установки, поскольку из-за уменьшения скорости возрастает время движения.
Кроме того, существует множество решений, касающихся улучшения аэродинамики кабин, т.е. сопротивления воздуха, однако ничего не говорящих о проблематике удара давления.
Поэтому задача изобретения состоит в создании такой подъемной установки, благодаря которой, с одной стороны, уменьшаются проблемы, возникающие из-за удара давления при прохождении противовеса и кабины, и соответственно повышается комфорт движения, а с другой стороны, снижаются затраты на механику или технику управления.
Кроме того, должны быть предложены решения, которые обеспечивали бы хорошее использование пространства здания и были бы особенно пригодны для использования в высокоскоростных лифтах.
Эти задачи решаются, согласно изобретению, посредством создания специально выполненной лифтовой шахты, которая имеет локальное расширение сечения на том участке, где в шахте встречаются кабина и встречный ей противовес. За счет такого локального расширения сечения удар давления, являющийся основной причиной вибраций и шумов, может быть значительно уменьшен без необходимости заметного увеличения занятого шахтой пространства.
За счет соответствующей конструктивной меры при сооружении шахты прохождение противовеса мимо кабины может происходить почти без вибраций и шумов.
Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах.
Другие подробности изобретения и его различные преимущества более подробно поясняются в нижеследующей части описания.
Изобретение подробно описано ниже на примерах и со ссылкой на схематичные, не в масштабе чертежи, на которых изображают:
- фиг.1 - сильно упрощенный вид сбоку первой подъемной установки;
- фиг.2 - сильно упрощенный разрез традиционной лифтовой шахты с кабиной и противовесом;
- фиг.3А - сильно упрощенный разрез лифтовой шахты первой подъемной установки;
- фиг.3В - сильно упрощенный разрез лифтовой шахты второй подъемной установки;
- фиг.3С - сильно упрощенный разрез лифтовой шахты третьей подъемной установки;
- фиг.4 - сильно упрощенный вид сбоку схематичного фрагмента четвертой подъемной установки.
Одинаковые и аналогичные или одинаково действующие детали обозначены на всех фигурах одинаковыми ссылочными позициями.
На фиг.1 изображена подъемная установка 1. Подъемная установка 1 содержит лифтовую шахту 10, ограниченную в показанном примере дном 10.1, боковыми стенками 10.2, 10.3 и перекрытием 10.4. В шахте 10 находятся, по меньшей мере, одна кабина 11 и противовес 12, выполненные с возможностью перемещения вдоль вертикальных прямолинейных направляющих 14,15. Кабина 11 и противовес 12 соединены между собой тяговыми канатами (не показаны) таким образом, что при движении кабины 11 противовес 12 совершает встречное движение, обозначенное стрелками над кабиной 11 и под противовесом 12. На показанном моментальном снимке кабина 11 движется вверх, а противовес 12 - вниз. В примере на фиг.1 показана одиночная кабина. Само собой, может быть использована также многосекционная кабина, например двухсекционная кабина. У многосекционной кабины несколько кабин расположены друг за другом и движутся в шахте в виде единой кабинной транспортной единицы.
Кабина 11 и противовес 12 движутся в зоне А сближения мимо друг друга. Длина LA зоны А сближения (на фиг.1 обозначена фигурной скобкой) зависит от длины LK кабины и длины LG противовеса. Длину LA зоны А сближения можно определить по формуле:
При одинаковых длинах LG и LK для длины LA зоны А сближения тем самым справедливо:
LA=2*LK или 2*LG
Зона А сближения находится в том месте шахты 10, где встречаются кабина 11 и противовес 12. У многосекционной кабины длина LK включает в себя длину всей кабинной транспортной единицы.
Согласно изобретению, в зоне А сближения предусмотрено расширение Е сечения Q шахты 10 для уменьшения удара давления, возникающего в зоне А сближения, когда кабина 11 движется мимо противовеса 12.
Упомянутый удар давления возникает за счет того, что движение противовеса мимо кабины вызывает кратковременное изменение аэродинамического сопротивления кабины, поскольку происходит влияние на воздушное течение рядом с кабиной. Уже незадолго до прохождения кабины 11 и противовеса 12 последний влияет на воздушное течение, и в оставшемся сечении QV=Q-(QA+QG) традиционной шахты воздух почти не может протекать мимо кабины 11. В приведенной формуле QA обозначает сечение кабины 11, а QG - сечение противовеса 12. На фиг.2 эта ситуация схематично изображена в разрезе традиционной шахты. Оставшееся сечение QV здесь заштриховано.
На фиг.3А-3С изображены различные варианты осуществления изобретения. Возникающее за счет предусмотренного в шахте 10 расширения Е увеличение QE сечения обозначено на этих фигурах другой штриховкой, нежели оставшееся сечение шахты.
На фиг.3А изображен разрез А-А в зоне расширения Е шахты 10 на фиг.1. В изображенном на фиг.1 и 3А решении речь идет о первом возможном варианте осуществления изобретения. Согласно этому первому варианту расширение Е выполнено на задней стенке 10.3 шахты.
На фиг.3В изображен другой пример варианта осуществления изобретения. Здесь расширение Е выполнено на задней стенке 10.3 шахты и простирается по всей ширине задней стенки 10.3. Этот вариант имеет то преимущество, что его реализовать конструктивно проще, чем вариант, представленный на фиг.3А.
Еще один пример варианта осуществления изобретения изображен на фиг.3С. Здесь расширение Е простирается не только вдоль задней стенки 10.3 шахты, но и вдоль, по меньшей мере, части боковых стенок. Само собой, возможно, чтобы это расширение простиралось по всей глубине боковых стенок.
Во всех изображенных на фиг.3А-3С примерах эффективное расширение QE сечения приблизительно одинаково по величине. Этот размер был выбран только для того, чтобы можно было лучше сравнить между собой варианты осуществления.
Само собой, изображенные на фиг.3А-3С примеры могут применяться также в устройствах, в которых противовес расположен сбоку. При этом расположение расширения QE сечения выбрано предпочтительным образом в соответствии с расположением противовеса.
За счет этого специального вида выполнения шахты 10 с локальным расширением Е напор или удар давления вообще не может образоваться или заметно уменьшается, по меньшей мере, так, что больше не возникает мешающих вибраций или шумов. Если смотреть от кабины по всему пути движения, то всегда имеет место, в основном, постоянное остаточное сечение QV'.
Расширение Е может быть выполнено в виде одного или нескольких локальных ниш шахты 10, причем эффективное сечение QW шахты 10 в зоне расширения Е больше, чем в остальной зоне шахты 10.
При этом расширение Е, локально увеличивающее эффективное сечение QW шахты 10, может возникать из ниши внутри шахты 10 за счет того, что толщину d стенки шахты 10 (например, задней стенки 10.3), как показано на фиг.1 и 3А, или несколько боковых стенок (фиг.3С) шахты 10 в зоне А сближения уменьшают. В этом случае за пределами шахты 10 у здания не отбирается никакое дополнительное пространство. Недостаток этого варианта состоит в том, что за счет локального уменьшения толщины d стенки возможно ослабление статики здания в зоне А сближения в шахте 10. Кроме того, из-за уменьшенной толщины боковых стенок шахты 10 могут возникнуть недостатки, касающиеся звуко-, тепло- и противопожарной изоляции шахты 10 от остальных частей здания.
Выполненная локально более тонкой стенка может быть, однако, статически усилена конструктивными мерами, а правила пожарной охраны могут быть соблюдены, например, за счет размещения подходящей изоляции.
Другим вариантом локального расширения эффективного сечения QW шахты 10 является выполнение ниши в шахте 10 в зоне А сближения. В соответствии с этим вариантом толщина стенок шахты 10 в зоне А сближения не уменьшена, а в одном или нескольких местах шахты 10 предусмотрено расширение Е в виде рюкзака. Недостаток этого варианта состоит, однако, в том, что у здания отбирается дополнительное пространство.
Возможна также комбинация обоих описанных выше вариантов. При этом уменьшают толщину стенок шахты 10 и выполняют нишу в шахте 10 в зоне А сближения. За счет этого можно повысить преимущества и уменьшить недостатки обоих вариантов.
Исследования показали, что расширение Е сечения (т.е. QE) должно иметь преимущественно протяженность, приблизительно соответствующую сечению QG противовеса 12, чтобы дать вытесненному им воздуху возможность отклонения, когда кабина 11 движется мимо противовеса 12. Достаточно, следовательно, предусмотреть расширение сечения, которое заметно меньше сечения QA кабины 11. Этот результат интересен и пока не рассматривался. Если бы шахту 10 пришлось локально расширить на величину сечения QA кабины 11, то это привело бы к серьезным и довольно трудоемким конструктивным мерам, а реализация была бы экономически нецелесообразной.
Расчеты и оценки экспериментальных испытаний показали, что сечение QE должно соответствовать 0,5-3-кратному значению сечения QG противовеса 12.
0,5*QG<QE<3*QG
Сечение QE в предельном диапазоне 0,5*QG требует при этом очень небольшого конструктивного пространства в здании, а сечение QE в предельном диапазоне 0,3*QG вызывает сильное уменьшение удара давления.
Особенно предпочтительны варианты, у которых справедливо:
1*QG<QE<2*QG
Это правило расчета обеспечивает достижение хорошего комфорта движения при небольшой потребности в пространстве.
Далее было обнаружено, что длина LE расширения Е также играет роль. Расширение Е должно иметь, если смотреть в вертикальном направлении шахты 10, длину LE, которая больше длины LA зоны А сближения. Поскольку первый контакт подпора перед противовесом 12 и подпора перед кабиной 11 возникает уже перед прохождением кабины 11 и противовеса 12, при расчете длины LE расширения Е следует преимущественно исходить из следующей формулы:
1,2×LA≤LE≤1,5×LA
Также здесь справедливы, по смыслу, те же рассуждения, что и в отношении расширения QE сечения. Небольшая протяженность LE по длине требует небольшого конструктивного пространства, а большая протяженность LE по длине благоприятствует комфорту движения. Особенно подходящей является длина LE, включающая в себя 25%-ную надбавку к длине LA, т.е.
LE≈1,25×LA
Предпочтительным образом длина LE может быть согласована с расположением междуэтажных перекрытий здания, так что длина LE простирается по числу этажей, например по двум этажам. Это реализовать в здании просто.
В приведенных примерах расчета длины LE уже учитывалось, что тяговые канаты с течением времени растягиваются. В результате этого растяжения может произойти небольшое смещение точки пересечения в шахте. Если выбрать длину LE слишком короткой, то вследствие этого через некоторое время зона сближения могла бы сместиться в соответствии с растяжением канатов наружу от расширения Е, в результате чего снова возникли бы удары давления.
Сечение Q шахты 10 в зоне расширения Е должно расширяться преимущественно постепенно до эффективного сечения QW. Резкое расширение эффективного сечения QW за счет одной кромки может привести к дополнительным ударам давления или помехам. Поэтому следует обратить внимание на то, чтобы расширение Е, если смотреть в сечении, имело в сечении плавное увеличение от нормального сечения Q к расширенному сечению Q+QE в зоне расширения Е. На фиг.4 хорошо виден этот переход. Идеальным является угол W перехода менее 10°, причем угол W менее 7° оказывается особенно предпочтительным (фиг.4).
Оказалось, что расширение QE сечения должно находиться как можно ближе к месту сечения Q шахты, в котором могут встретиться зоны подпоров кабины 11 и противовеса 12. На характер отклонения воздушных масс можно оказать благоприятное влияние дополнительно за счет аэродинамической облицовки 13 кабины 11 и/или противовеса 12. Так, например, аэродинамическая облицовка противовеса 12 (фиг.4) может быть выполнена с возможностью оттеснения воздушных масс от кабины 11 в расширение QE сечения. Аэродинамическая облицовка противовеса 12 имеет, кроме того, то преимущество, что противовес 12 создает меньшее сопротивление воздуха при своем движении в шахте 10. За счет формы аэродинамической облицовки 13 возникает меньше помех. При прохождении кабины 11 и противовеса 12 воздушные массы целенаправленно отводятся в зону расширения Е.
В предпочтительном в настоящее время варианте подъемной установки расширение Е находится, если смотреть в вертикальном направлении шахты 10, приблизительно посередине проходимой кабиной 11 зоны шахты 10. В этой зоне происходит встреча кабины 11 и противовеса 12.
Изобретение особенно зарекомендовало себя в подъемных установках, выполненных в виде высокоскоростных подъемных установок для транспортировки со скоростями, по меньшей мере, 4 м/с, однако применение изобретения целесообразно также при меньших скоростях, если в целях уменьшения занятого подъемной установкой пространства оставшееся сечение QV шахты уменьшают.
Перечень ссылочных позиций
1 - подъемная установка
10 - шахта
10.1 - дно шахты
10.2, 10.3 - боковые стенки шахты
10.4 - потолок шахты
11 - кабина
12 - противовес
13 - аэродинамическая облицовка противовеса
14 - направляющая противовеса
15 - направляющая противовеса
А - зона сближения
Е - расширение
Q - сечения
QW - эффективное сечение
QV - оставшееся сечение
QE - расширение сечения
QG - сечение противовеса
QA - сечение зоны сближения
LA - длина зоны сближения
LB - длина полностью расширенной зоны
LE - длина расширения Е
LG - длина противовеса
LK - длина кабины
W - угол