液压驱动在电梯沿革中是较早出现的一种驱动方式。早期的液压梯的液体是水,利用公用水管极高的水压推动缸体内的柱塞顶升轿厢,下降靠泄流。但由于水压波动及生锈问题难以解决,以后就用油为媒介驱动柱塞作直线运动。由于液压驱动对于大的提升力可以提供较高的机械效率而能耗较低,因此对于短行程、重载荷的场合,使用优点尤为明显。另外液压梯不必在楼顶设置机房,因而减少了井道竖向尺寸,有效地利用了建筑物空间,所以液压梯的应用前景较为宽广。目前液压电梯广泛用于停车场、仓库及小型的低层建筑中,有的国家四层以下的建筑物中,配置的液压梯约占70%。对于负载大,速度慢及短行程场合,选用液压梯比曳引电梯更经济更适宜。
一、液压电梯的布置型式
液压电梯是通过液压动力源(泵站)把油压入油缸,使柱塞向上,直接或间接地作用在轿厢上,使轿厢上升。轿厢的下降一般靠轿厢自重使油缸内的油返回油箱中。
按轿厢和液压缸的联接方式,液压电梯可分为直顶式和侧顶式两种。
直顶式是将柱塞直接作用在轿厢上或轿厢架上。轿厢和柱塞之间的联接必须是挠性的。直顶式液压电梯可以不设紧急安全制动装置,也不必设限速器。所以轿厢结构简单,井道空间小。建筑物顶部不需要设钢丝绳,轿厢的总载荷都加在地坑的底部,故要为油缸做一个较深的竖坑,使油缸部分沉入地下,埋没油缸的底孔应采用套管,若油缸需外伸到井道外的其他空间,则应加以保护。图5-1所示是直顶式液压电梯的布置。
侧顶式液压电梯将柱塞通过悬吊装置(绳索、链条)联接到轿厢架上,一般柱塞和轿厢的位移比是1:2,也有采用1:4和1:6的。图5-2是1:2的布置方式。根据需要,侧顶式的布置也可以采用如图5-3所示的方式。侧顶式不需要竖坑。由于顶升油缸在轿厢侧面,因而所需的井道空间要比直顶式的大。因为使用钢丝绳或链条,故要配置限速器和安全钳装置。对于采用多个油缸间接驱动的液压梯,任何一个油缸的悬挂绳破断,都应使安全钳动作。
液压电梯限速器与电梯限速器,其要求基本一致,仅在安装位置的可接近性方面对液压电梯限速器有所放宽。若限速器—安全钳联动试验时限速器的动作能够从井道外用远距离控制的方式来实现或限速器的检查和维修能够从轿顶上进行或限速器动作后提升轿厢或对重后能使限速器自动复位,则可等同视为限速器已具备了可接近性。
液压电梯驱动的另一种布置方式是将油缸装在对重下部,柱塞直接作用于对重,从而使轿厢上升或下降,由于存在对重,油缸直径较小,这种布置方式,油缸一般采用双作用活塞式油缸。
侧顶式液压电梯的滑轮节园直径与悬挂钢丝绳的公称直径之比应不小于40。悬挂钢丝绳或链条不应少于两根。当钢丝绳(或链条)为两根时,应安装防止钢丝绳(或链条)松弛的电气安全装置,该装置动作时,液压电梯应不能启动或运行。钢丝绳直径不小于8mm,安全系数不小于12;链条的安全系数不小于10。钢丝绳绳端固定可靠,弹簧、螺母、开口销等部件无一缺损。钢丝绳的质量要求与报废标准见第二章第四节。
二、液压传动系统
1.液压动力装置
油泵的功率与油的压力和流量成正比。对同一油缸而言,油压越高,负载越大,流量越大,柱塞行程速度越快。
一般液压电梯的油压为1~6N/mm2,流量约为50~1500L/h,电机功率约为2~50kw。用这个功率范围的油泵驱动直顶式电梯的能力约为:载重量300~1000kg,额定速度0.1~1m/s左右。
液压动力装置的最大问题是噪声大,一般泵站的声级为85~90dB(A)。为了降低机房噪声,有的在驱动部份设置隔音罩,或机房四壁采取隔音措施。目前国外较多地采用潜油型液压动力装置(如图5-4所示),将油泵和电动机轴直接相连并加以密封,然后全部悬挂或固定于油箱内并沉浸于油中。由于油的吸音及油箱铁板的隔音作用,机房噪声水平一般比干式(电机和油泵布置在油箱外部)的低10~l5dB(A),机房的噪声水平可控制在75dB(A)以下。
2.阀组
阀组是液压系统中的控制元件,它们对电梯的起动、运行、减速、停止及紧急情况起着控制作用。图5-5是一种液压电梯的液压系统原理图。其中有各种不同作用的阀。
下面介绍几种典型阀的作用。
(1)溢流阀
溢流阀安装在泵站和单向阀之间的管路上,其作用是当压力超过一定值时使油回流到油槽内。溢流阀动作的压力一般调节到满负荷的140%,为了考虑系统内部损耗(如压头损耗、磨擦损耗),可将溢流阀的压力数值定得高一点,但不得高于满负荷压力的170%。
(2)单向阀
单向阀的作用是,当油源的压力下降到最低工作压力时,必须能够把载有额定负荷的电梯在任一位置加以制停并保持静止。单向阀应安装在联接液压泵和截流阀(截流阀应装在机房内)之间的管路上。
液控单向阀可以利用控制油压开启单向阀,使油在二个方向自由流动。
(3)安全阀
为了防止电梯超速或自由坠落,应设置安全阀(应为限速切断阀),或称管道破裂安全阀。该阀应满足:当液压系统出现较大的泄漏、轿厢速度达到了额定速度再加上0.3m/s时,安全阀必须能够将超速的轿厢制停并保持静止状态。当有多个油缸工作时,设置的数个安全阀能同时动作。