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势能升降装置

阅读:991发布:2020-05-12

专利汇可以提供势能升降装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种在具有高差的区域利用重 力 势能 完成升降作业的节能升降装置,所述区域至少具有形成高差的低端 位置 和高端位置,所述升降装置包括:设置在高端位置之上的 滑轮 装置;经由所述滑轮装置上下移动的缆绳;连接所述缆绳一端的 配重 箱;连接所述缆绳另一端的承载机构;引导所述承载机构升降的第一升降轨道;引导所述配重箱升降的第二升降轨道;可以向所述承载机构和配重箱任意增减的砝码以及分别设置在所述高端位置和所述低端位置上的称重装置。当所述配重箱下降到低端位置和所述承载机构上升到高端位置时,通过在所述承载机构中装载下行货物或人员,使所述承载机构和配重箱分别按照下降和上升方向运行,以便把所述配重箱中的配重砝码运送到所述高端位置,从而储备重力势能。,下面是势能升降装置专利的具体信息内容。

1.一种在具有高差的区域利用重势能的贮备和做功进行升降作业的节能升降装置,所述区域至少具有形成高差的低端位置和高端位置,所述升降装置包括:
设置在高端位置之上的滑轮装置(105,209,306,308,402,507,603);
经由所述滑轮装置(105,209,308,402,507,603)上下移动的缆绳(107,205,310,403,508,604);
连接所述缆绳(107,205,310,403,508,604)一端的配重箱(104,212,306,401,506,601);
连接所述缆绳(107,205,310,403,508,604)另一端的承载机构(103,204,309,406,505,602);
引导所述承载机构(103,204,309,406,505,602)升降的第一升降轨道(110,211,311,408,605);
引导所述配重箱(104,212,306,401,506,601)升降的第二升降轨道(106,208,312,407,509,610);
可以向所述承载机构(103,204,309,406,505,602)和配重箱(104,212,306,401,506,601)任意增减的砝码(111,207,307,404)  以及
分别设置在所述高端位置和所述低端位置上的执行称重测量的称重装置(101,206)。
2.根据权利要求1所述的升降装置,其中当位于低端位置的所述承载机构(103,204,309,406,505,602)被提升时,位于高端位置的配重箱(104,212,306,401,506,601)首先加装与被提升物重量相等的配重物,然后再加装附加配重物,以便所述承载机构和配重箱分别按照上升和下降方向运行;以及
当所述配重箱下降到低端位置和所述承载机构上升到高端位置时,通过在所述承载机构中装载下行货物或人员,使所述承载机构和配重箱分别按照下降和上升方向运行,以便把所述配重箱中的配重砝码运送到所述高端位置,从而储备重力势能。
3.根据权利要求1或2所述的升降装置,其中所述配重箱、承载机构、第一升降轨道和第二升降轨道被垂直布置;或者
所述配重箱、承载机构、第一升降轨道和第二升降轨道被倾斜布置。
4.根据权利要求3所述的升降装置,其中所述承载机构为吊挂货物的挂钩(309)。
5.根据权利要求3所述的升降装置,其中所述配重箱是升箱(505),所述承载机构是降水箱(506),并且所述升水箱质量大于所述降水箱质量的垂直分量。
6.根据权利要求3所述的升降装置,其中所述配重箱和所述承载机构分别为下行载客厢(401)和上行载客厢(406)或者相反,其中所述下行载客厢(401)和上行载客厢(406)分别装有手动刹车装置,并且通过在相应楼层增减车厢内的配重物进行升降。
7.根据权利要求6所述的升降装置,其中所述下行载客厢(401)和上行载客厢(406)上装载其重量至少为最大载重负荷50%的砝码,以便通过“增人减法码”方式进行升降运动。
8.根据权利要求7所述的升降装置,其中所述下行载客厢(401)和上行载客厢(406)分别悬吊一条其重量和长度与所述缆绳相等的平衡绳索,以便平衡缆绳的上行部分和下行部分的重量。
9.根据权利要求8所述的升降装置,其中所述下行载客厢(401)和上行载客厢(406)各自悬吊的平衡绳索的另一端相连接,形成用于平衡的循环链。
10.根据上述任一项权利要求所述的升降装置,其中所述第一升降轨道和第二升降轨道分别为工字形轨道,以及所述配重箱(104)和承载机构(103)分别具有伸入所述工字形轨道两侧的防脱轨部件。

说明书全文

技术领域

发明是以节能减排为主要目的升降运输机械。

背景技术

本装置利用杠杆原理将升和降的矛盾同时利用起来,用升以贮备降,用降来完成升,从而实现极低能源消耗的升降功能.而目前世界普遍采用的是升降机、电梯等来完成升降任务,公路运输、路运输以及山地运输等的升降几乎还停留在纯粹依靠车辆自身去完成,其上和下、升和降同时都要消耗大量能量.本装置则可将降的势能贮存起来以备升之所用.它是一个很好的节能装置.它的广泛应用可以为全球节能降耗、减少温室气体排放发挥巨大作用.
当今世界人口巨增,经济发展迅猛,工业化不断加速.与此同时,旅游业、商业日倾发达,国与国之间、地区与地区之间交往越来越密切,人员往来为数大增.大量的流动人口、货物贸易带来交通运输飞速发展.城市化致使高楼建筑林立.大量的车辆运输和高楼电梯的使用使能源消耗猛增.不可再生能源、石油、天燃气等供给日倾紧张,价格也在不断攀升.石油从短短几年前的三十美元左右一桶陡升至一百多美元一桶,煤价也翻了一倍多.另一方面,大量煤、石油的消耗产生了大量温室气体,为整个地球气候和生态环境带来了空前压.不堪重负的地球环境随时都有可能给人类报以灾难.在此前提下,人们在开发新能源的同时,如何降低能耗成了各国乃至全人类的战略要务.
众所周知,汽车运输爬坡下坡、火车翻山越岭,高楼人员上楼下楼都要消耗大量能量.尤其我国山地、丘陵多平原少,运输上的上下坡非常多,能耗更是巨大.火车上山要耗能、下山也要耗能.汽车爬坡要耗能、下坡返回也要耗能.居住高楼的人们乘坐电梯上楼要耗能、下楼也要耗能.人们的这些行为更加加剧了能源的消耗.
如果火车不爬山下山,就只有挖隧道.但是像我国上西藏这样的铁路是必须上山的.如果计划修一条铁路连接中国和印度,就必须穿越喜拉雅山脉,要打隧道并非易事,且耗资巨大。有没有更好的办法可以避免打那么长的隧道呢?这就是本发明可以完成的任务。
本发明的升降装置不仅可以解决火车上山下山的难题,而且还可以节省绝大部分能耗.它的广泛应用,每年可以为全世界节省成百上千亿美元的能源开支。

发明内容

本发明的目的是提供一种在具有高差的区域利用重力势能的贮备和做功进行升降作业的节能升降装置。
本发明的上述目的是这样实现的,一种在具有高差的区域利用重力势能的贮备和做功进行升降作业的节能升降装置,所述区域至少具有形成高差的低端位置和高端位置,所述升降装置包括:
设置在高端位置之上的滑轮装置;
经由所述滑轮装置上下移动的缆绳;
连接所述缆绳一端的配重箱;
连接所述缆绳另一端的承载机构;
引导所述承载机构升降的第一升降轨道;
引导所述配重箱升降的第二升降轨道;
可以向所述配重箱和承载机构进行增减的砝码;以及
分别设置在所述高端位置和所述低端位置上的执行称重测量的称重装置。
其中,当位于低端位置的所述承载机构被提升时,位于高端位置的配重箱首先加装与被提升物重量相等的配重物,然后再加装附加配重物,以便所述承载机构和配重箱分别按照上升和下降方向运行;以及
当所述配重箱下降到低端位置和所述承载机构上升到高端位置时,通过在所述承载机构中装载下行货物或人员,使所述承载机构和配重箱分别按照下降和上升方向运行,以便把所述配重箱中的配重砝码运送到所述高端位置,从而储备重力势能。
其中,所述配重箱、承载机构、第一升降轨道和第二升降轨道被垂直布置;或者
所述配重箱、承载机构、第一升降轨道和第二升降轨道被倾斜布置。
其中,所述承载机构为吊挂货物的挂钩。
其中,所述配重箱是升箱,所述承载机构是降水箱,并且所述升水箱质量大于所述降水箱质量的垂直分量。
其中,所述配重箱和所述承载机构分别为下行载客厢和上行载客厢或者相反,其中所述下行载客厢和上行载客厢分别装有手动刹车装置,并且通过在相应楼层增减车厢内的配重物进行升降。
其中,所述下行载客厢和上行载客厢上装载其重量至少为最大载重负荷50%的砝码,以便通过“增人减法码”方式进行升降运动。
其中,所述下行载客厢和上行载客厢分别悬吊一条其重量和长度与所述缆绳相等的平衡绳索,以便平衡缆绳的上行部分和下行部分的重量。
其中,所述下行载客厢和上行载客厢各自悬吊的平衡绳索的另一端相连接,形成用于平衡的循环链。
其中,所述第一升降轨道和第二升降轨道分别为工字形轨道,以及所述配重箱和承载机构分别具有伸入所述工字形轨道两侧的防脱轨部件。
凡是懂得物理学能量守恒定律和功能转化原理知识的人都知道,将重物提高需要消耗能量.但重物在被提高的同时,它的势能也随之增大.汽车从山下上到山上是要消耗能量的,而山上的汽车则具备着相应的势能.可不可以将这山上的汽车的势能利用起来同时化作汽车上山的能源呢?同理,要下楼的楼上的人们是否可以与需要上楼的楼下的人们交换势能呢?这是完全可以的.当然这种交换必须要同时才能进行.即上楼的人与下楼的人必须同时上下。对此我们只要利用一个定滑轮装置把楼上的人的重力势能将楼下的人不断提升,当楼上的人下到楼下时,相当重量的楼下的人同时也被提升到了楼上.这个前提条件是,楼上下楼的人的质量大于或等于上楼的人的质量.如果下楼的人质量小于上楼的人的质量,则需辅以外在动力才能完成势能交换.如果上、下楼的人们不在同时怎么办呢?一种办法就等待到同时.但如果需要等待的时间过长也是不行的。这就是存在的两个问题:一是上下货物的重量不等问题,二是同时性问题。本发明则巧妙地借助法码同时解决了这两个问题.当有人要上楼时,若没有其他人需要下楼,可以将预先准备在楼上的法码将楼下的人吊上去.反之,下楼的人也可以把楼下的法码吊上楼以备返回楼上时使用.且砝码的重量总是可以调节到与人的重量相当的程度。这就是势能的贮备.有了贮备势能的机理,人们就再也不用上楼耗能、下楼也耗能了.汽车也不用上山耗能、下山也耗能了.如此以至,可以推而广之,到火车、到一切可以上下的人或物.这就是本势能升降装置的原理和作用之所在.而其具体应用到公路运输、铁路运输以及高楼人货升降、商场人流等又有所不同.
下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为公路运输垂直升降的示意图。
图2(摘要附图)为公路运输从斜坡升降的示意图.
图3为铁路运输升降示意图。
图4为高楼升降示意图。
图5为农业灌溉自来水取水示意图。
图6为山地运输升降示意图。
附图标记说明:101、称重装置;102、汽车;103、承载机构;104、配重箱;105、滑轮装置;106、第二升降轨道;107、缆绳;108、高端公路;109、低端公路;110、第一升降轨道;111、砝码;201、高端公路;202、储水池;203、汽车;204、承载机构;205、缆绳;206、称重装置;207、砝码;208、第二升降轨道;209、滑轮装置;210、低端公路;211、第一升降铁轨;212、配重箱;301、低端铁路;302、高端铁路;303、跳板式导轨;304、活动铁轨;305、火车;306、配重箱;307、预备砝码;308、滑轮装置;309、挂钩;310、缆绳;311、第一升降轨道;312、第二升降轨道;313、储水池;401、下行载客厢;402、滑轮装置;403、缆绳;404、预备砝码;405、楼房;406、上行载客厢;407、第二升降轨道;408、第一升降轨道;501、水库;502、下游河道;503、储水池;504、梯田;505、升水箱;506、降水箱;507、滑轮装置;508、缆绳;509、第二升降轨道;601、配重箱;602、承载机构;603、滑轮装置;604、缆绳;605、第一升降轨道;606、储水池;607、山下公路;608、山上公路;609、山间公路;610、第二升降轨道。

具体实施方式

本发明是一种在具有高差的区域利用重力势能的贮备和做功进行升降作业的节能升降装置,该区域至少具有形成高差的低端位置和高端位置。
如图1至图6所示,本发明的所述升降装置包括:设置在高端位置之上的滑轮装置,如图中的滑轮装置105、209、306、308、402、507、603;
经由所述滑轮装置上下移动的缆绳,如图中的缆绳107、205、310、403、508、604;
连接所述缆绳一端的配重箱,如图中的配重箱104、212、306、401、506、601;
连接所述缆绳另一端的承载机构,如图中的承载机构103,204,309,406,505,602;
引导所述承载机构升降的第一升降轨道,如图中的轨道110,211,311,408,605;
引导所述配重箱升降的第二升降轨道,如轨道106,208,312,407,509,610;
可以向所述配重箱和承载机构进行增减的砝码,如图中的砝码111,207,307,404;以及
分别设置在所述高端位置和所述低端位置上的执行称重测量的称重装置,如图中的称重装置101、206,称重装置用于测量承载机构将要承载人员和车辆或货物的重量,以便确定将装入配重箱的配重。
其中当位于低端位置的所述承载机构被提升时,位于高端位置的配重箱首先加装与被提升物重量相等的配重物,然后再加装附加配重物,以便所述承载机构和配重箱分别按照上升和下降方向运行;当所述配重箱下降到低端位置和所述承载机构上升到高端位置时,通过在所述承载机构中装载下行货物或人员,使所述承载机构和配重箱分别按照下降和上升方向运行,以便把所述配重箱中的配重砝码运送到所述高端位置,从而储备重力势能。
本发明利用承载机构装载下行重物的重力将砝码提升到高端位置的机制,使得配重箱获得重力势能,从而实现重力与重力势能的转换,达到了节能的目的。
配重箱中的配重物可以是下行货物或砝码或水,附加配重物可以是砝码或水。
需要指出的是,本发明所述的“上行”是指从下向上的运行或运送,即“上升”;“下行”是指从上向下的运行或运送,即“下降”。另外,尽管配重箱和承载机构都可以装载货物,但是配重箱和承载机构具有一个重要区别是,配重箱必须装载配重砝码,而承载机构不一定装载砝码。
配重箱、承载机构、第一升降轨道和第二升降轨道可以被垂直布置,如图1、图4所示;也可以被倾斜布置,如图2、图3、图5和图6所示。
承载机构为吊挂货物的挂钩如图3所示的挂钩309。
如图4所示,配重箱和所述承载机构可以分别为下行载客厢401和上行载客厢406或者相反,其中所述下行载客厢401和上行载客厢406分别装有手动刹车装置,并且通过在相应楼层增减车厢内的配重物进行升降。
另外,下行载客厢401和上行载客厢406上装载其重量至少为最大载重负荷50%的砝码,以便通过“增人减法码”方式进行升降运动。
此外,下行载客厢401和上行载客厢406分别悬吊一条其重量和长度与所述缆绳相等的平衡绳索,以便平衡缆绳的上行部分和下行部分的重量。
此外,下行载客厢401和上行载客厢406各自悬吊的平衡绳索的另一端相连接,形成用于平衡的循环链。
如图5所示,配重箱可以是升水箱505,承载机构可以是降水箱506,并且所述升水箱质量大于所述降水箱质量的垂直分量。
第一升降轨道和第二升降轨道最好分别为工字形轨道,以及所述配重箱104和承载机构103分别具有伸入所述工字形轨道两侧的防脱轨部件。这样可以防止承载机构和配重箱脱离轨道的现象发生,从而避免承载机构和配重箱在升降过程中因摇摆而出现事故。
下面结合附1至6对本发明进行详细说明。
一、公路运输
汽车翻山越岭是常见之事,比走平原大坝总是要多耗大量燃油。尤其我国山地多平原少,盘山公路非常多见。本升降装置应用在公路运输上是直接将汽车通过升降平台垂直升降(如图1),或通过升降平台从斜坡轨道上滚动升降(如图2),以达到翻山越岭的目的。
如图1和2所示,本发明升降装置包括:设置在高端公路108、201和低端公路109、210上执行称重测量的称重装置101、206;设置在高端公路108、201之上的滑轮装置105、209;经由滑轮装置105、209上下移动的缆绳107、205;连接缆绳107、205一端的配重箱104、212;连接缆绳107、205另一端的承载机构103、204;引导承载机构103、204升降的第一升降轨道110、211;引导配重箱104、212升降的第二升降轨道106、208。其中,滑轮装置105、209包括承重架和安装在承重架上的滑轮组,配重箱104、212、承载机构103、204、第一升降轨道110、211和第二升降轨道106、208被垂直布置。
当汽车102、203需要从低端上到高端时,它首先经过称重装置101、206称量,然后开进承载机构103、203,这时操作人员则根据承载机构103、204的重量往配重箱104、212加入相当重量的砝码111、207,待一切就绪,放开刹车,让承载机构103、204下降,同时将配重箱104、212提升。待其到达顶点,先让汽车102、203开出承载机构103、204,然后再将降下的配重箱104、212里的砝码取出。这样就完成了一次升的操作。
汽车102、203下山时,则要在汽车进行称量后,先往配重箱104、212加入相当重量的砝码后,再让汽车开进承载机构103、204然后再进行操作。而配重箱104、212和承载机构103、204分别到达顶端和底端后首先也是要将处于顶端的砝码推出后才能开出底端的汽车。
如果同时有无数汽车需要上下,则要将进行称量后的处于低端的汽车先开进承载机构103后,再计算重量差,看是否还需要加入砝码,如果低端较轻,则待加入相当重量的砝码后再让高端汽车开进配重箱,然后再进行操作。
为了安全方面的考虑,第一升降轨道110、211和第二升降轨道106、208分别设计成工字形轨道,配重箱104和承载机构103)分别具有伸入所述工字形轨道两侧的防脱轨部件。
这就是对公路运输的汽车进行升降的操作。它不仅可以节约燃油,还可以完全消除盘山公路。对运输线路的堪探选择上可以走更多捷径。能够减少工程造价,减少土地占用。其在节能减排和节约增效方面功效显著。
二、铁路运输
铁路运输与公路运输的不同在于,火车比汽车长,比汽车重。如图3所示,人们不能用升降平台而只能用一条比火车305更长的活动铁轨304来从无数条第一升降轨道311上纵向滚动去完成升降任务。活动铁轨304与高低两端铁路301、302连接处用带挂钩的跳板式导轨304连接。火车304从高端铁路302驶向低端铁路301时将砝码307吊上,以备返车使用或反向车使用。火车从低端铁路301驶向高端铁路302时降落的砝码307可备返程或反向车使用。活动铁轨304下部及配重箱306下部均可设计为可注水容器以备调节火车与砝码的重量,使其尽量平衡。水来自高山流水,可在高低两端分别建一贮水池313。
承载机构309为两个支架,第一升降轨道311和第二升降轨道312不是在同一平面而是凹下去的,这样火车305与配重箱306在升降过程中才不会相互冲撞。而具体应用时配重箱306的滑向与坡度、高度均可以根据具体地形选定。但要保证滑向距离与火车活动铁轨的滑向距离相等,提升力与火车缆绳张力相等。
假设火车及活动铁轨重量G1,斜坡轨道仰a,配重箱重量G2,滑向轨道仰角B,则有:
G1*sin a=G2*sin B
其具体操作与汽车升降的操作类似。所不同的是,活动铁轨只能承载火车,而配重箱只能承载砝码。这里设计活动铁轨与配重箱对缆绳310的张力相等,如果火车要下山时活动铁轨处于低端,则只要将活动铁轨放下,同时将配重箱吊上就可以进行操作了。
三、高楼升降
住在高层楼房的人们总是离不开电梯的,他们几乎每天都上下楼一两次甚至多次,他们消耗着大量的电能。而楼房的高度少则七、八层,多则十几层甚至几十层。还有很多高层商场、医院等,其人流量非常大,他们也普遍使用电梯上下楼。可见用本升降装置取代电梯完成升降任务其节能潜力十分可观。
在具体应用上,对于商场、医院等人流量较大的场合可以采用固定楼层固定高度,把同时上下楼的人员同时升降,再辅以砝码调节。而对于高层住宅由于其人员上下楼时间不统一,所到楼层又多有不同,只能使用一台升降机而不能使用多台升降机。这种情况下,要求人们在每层放置足够的砝码。砝码的增减与人员的上下必须同时进行。对砝码的增减最好是辅以微电脑操作。在升降台的载客厢外围设置标准砝码摆放区,用电脑操纵推杆对砝码进行增减。
在此假设一栋八层的楼房(如图4所示),从一楼至八楼都预备了足够的砝码以备本层人员上下楼时使用。由于全楼的人都要从楼底上到所在楼层,必须在八楼即顶楼预置全楼总人数的砝码。上八楼的人将砝码降至一楼,上七楼的人要将砝码从顶楼降到二楼,依此类推,上六楼则砝码从顶楼降到三楼,上五楼砝码降到四楼,上四楼砝码降到五楼,上三楼砝码降到六楼,上二楼砝码降到七楼。反之,八楼的人下一楼,将一楼相应的砝码升至八楼,七楼的人下一楼则将二楼砝码升至顶楼。依此类推六楼下一楼升三楼砝码,五楼下一楼升四楼砝码,四楼下一楼升五楼砝码,三楼人下一楼升六楼砝码,二楼人下一楼升七楼砝码。如此所有砝码都升回顶楼。如果有人从三楼升四楼,则反之将六楼砝码降至五楼。当他又从四楼返回三楼时,则再将相应的砝码从五楼升至六楼。这样就保证了每层居民都能及时如愿地获得升降用的砝码。如果某楼砝码用完(例如八楼砝码用完)时,有人要上该(八)楼怎么办?可以首先看二楼和七楼的砝码情况,如果二楼和七楼都有相当多的砝码,则先将二楼的砝码降至一楼,同时七楼的砝码升至八楼。然后再从八楼放下砝码把一楼上八楼的人升上。待更多八楼的人下到一楼时,再将砝码归至七楼和二楼。这样就完成了砝码的调节操作。
重量方面,对需上下楼的人先进行地磅称量,再调节砝码,使上行载客厢406与下行载客厢401保持重力平衡。可以在每层设一小贮水池,随时可向载客厢注入一定重量的水以对上、下行载客厢进行微调。将水作为砝码调节不仅可以使操作更加简单,而且能使重力平衡更加精确。它是将液体作为砝码以拉动任何形态的固体或其他物质。举个例子来说:七楼一人地磅称量为65公斤,他按了下到一楼,这时电脑操作就将正在二楼的50公斤的标准砝码推上上升的载客厢,另外再注入15公斤水,同时一并升到八楼。这样就将七楼该65公斤的人送到了一楼,完成了这一次操作。
高楼升降除了人,有时还有货物。货物的升降在重量上总是不能平衡的。如果升的货物多降的货物少,势必减少楼上砝码的贮备数量。这时为了尽量节能,可以充分利用生活污水排放的势能。也就是说,在每层的贮水池贮备的尽可能是生活污水。
安全方面,可以在第二升降轨道407和第一升降轨道408上安装防坠抱死装置。
作为选择,本发明升降装置在用于高楼人货升降时,还可以采用只需对本载客厢进行人工操作的方式,那就是将升降前载客厢的负荷由原来的零负荷改为50%负荷。也就是说,让上行载客厢和下行载客厢首先装载相当于最大载重负荷50%的砝码,当人和货物进入时,只对本载客厢进行砝码增减操作就能完成升降任务。由于上下行载客厢内首先已有足够的砝码,人们进入时只要减去本载客厢内相应的砝码,并将其放置于本层预备砝码存放处,待升降到达目的地时,再从该层预备砝码中如数取出相应的砝码补进载客厢,将其添加至原有重量即可。由于预置砝码没有达到满负荷,当同时有人升降时,还可以省去对部分砝码的同时增减的操作。这种方法被称作“预置砝码的增人减码控制法”。
这样操作还有一个好处是,能够优化预备砝码的存放位置。因为如果按照“增人增砝码”的方法,必须在顶层预备存放全楼人员所需所有砝码。因为哪怕是上二楼的人,也要从顶层降下砝码才能将底层的人提升上去。当全楼的人员都出时,所有预备砝码都将存放在顶楼。这样对顶层的承载能力要求过高,会增加设计制造成本。如果改为“增人减砝码”的方法就完全不同了。只需在各层存放与本层人员数量相当的砝码。当本层所有人员都外出时,所有预备砝码也收入至该层。当该层所有人员都回到家里时,这些预备砝码都将被放在底层。这样既解决了对砝码增减的操作问题,又可以使预备砝码分散存放。
另一方面,对于升降过程中缆绳403重量变化对上下行载客厢重力平衡的影响,可以在升降载客厢下端各吊一条与缆绳长度和重量相当的绳索。当上行载客厢升高时,其上端缆绳不断缩短的同时,其下端绳索会不断增长,而同时下行载客厢下降,其上端缆绳不断增长的同时其下端绳索会不断收短。这样使升降载客厢始终能够保持重力平衡。缆绳对势能的损耗就可以降至零。另外还可以将绳索连在一起在载客厢下端再形成一个循环链。这样可将两条绳索变为一条绳索。但如果要设计自动化控制系统,需要在升降载客厢下端安装电缆控制线,则可用电缆线的自身重量替代绳索的作用。
四、山地运输
山地人货运输目前在国内国外除了使用缆绳外,几乎还是空白。在旅游地区人们坐着缆车爬山,但这是要消耗电能的。再说,其成本也很高,不是一般人都能享有的。山上的煤窑主也常将挖出的煤用缆绳放到山下,但很难将更多的人或货物从山下升到山上。可见,单纯使用缆绳是难以解决山地运输难题的。
本发明的升降装置则可以同时解决上和下的运输问题,且能为广大民众普遍使用。它将轨道和缆绳结合起来,同时充分利用山地的水资源,完成山地民众上山下山的难题。是一个一劳永逸的节能运输装置。
如图6所示,图中的配重箱601和承载机构602下部是可以注入水的容器。山上、山下和山间均建有一贮水池606,可以根据需要随时将贮水池的水注入配重箱601和承载机构602,或将配重箱601和承载机构602中的水放回贮水池。
山间公路609应在山下公路607和山上公路608的二分之一处。另外,在四分之一和四分之三处也可分设站点。在每个站点均安装电动控制装置,就像控制电梯一样,一旦有人或货物上山下山,只要按下按钮,配重箱601和承载机构602就会升降到该站点执行任务。
在运输过程中,由于缆绳604自身的重量在较远的运输距离和不是很大的运载负荷前提下不能忽略不计,它的升降变化会明显地改变配重箱601和承载机构602的重力平衡,对此可以采用对下降的配重箱进行不断放水的办法以抵消由于下降时缆绳增长而增加的重量。这样可以使配重箱601和承载机构602始终保持重力平衡。具体可以安装一个类似罗茨的排水装置,配重箱601和承载机构602每转一圈,罗茨泵则向外泵出一定量的水以使由于缆绳重量偏移引起配重箱601和承载机构602重量消长后始终能够保持平衡。
在速度控制方面,可以在配重箱601和承载机构602的轮子上均安装一个刹车,当车速过快时就能通过刹车以减缓车速,同时也起到平衡重力的作用。
为了安全方面的考虑,第一升降轨道605和第二升降轨道610设计成工字型轨道,配重箱601和承载机构602分别具有伸入工字型轨道两侧的防脱轨部件。
五、农业灌溉、自来水取水
俗话说,人往高处走,水往低处流。所以,需要灌溉和取水时总是要在处于较低的溏、河及水库等处利用柴油机或电动机进行抽取。这不仅消耗大量能源,而且极为不便。可不可以直接利用水自身的势能对水进行抽取呢?根据本装置的原理这是完全能够办到的。因为即使处于较低处的溏、河或水库的水也往往还具有流向更低处的势能的。
本升降装置应用在农业灌溉和自来水取水方面有着非常广阔的前景。它就是直接利用水能的重力势能将具有一定落差的水把另一部分水提高到一定高度,以供农业灌溉或自来水取水之用。它比起古人发明的水车来,其优点是升水高度不受地势、落差和水车转轮半径限制。只要有哪怕一米的落差,也能将水提升数米的高度。且其对水能的利用率能达到90%以上。
如图5所示。这是一个自动无人取水系统。降水箱506、升水箱505和第二升降轨道509倾斜布置。升水箱505的箱体质量m1比降水箱506质量m2乘以sina(a为下滑轨道仰角)的积稍大。当升、降水箱的水均放完后,升水箱可以自动将降水箱拉回顶端。而升水高度h总是等于降水箱的降水距离s。当升、降水箱同时装满水时,升水箱的质量m1乘以h的积总是比降水箱的质量m2乘以s再乘以sin a的积小。当升水箱装满水后其重量将不再增加,而降水箱容积较大,待降水箱内的水装到一定量时,其拉动力必将超过升水箱重力,此时升水箱上升,降水箱下降。当升水箱到达贮水池503上方时,已安装的一个机械顶针自动将箱体一侧下边的球打开,使箱内的水及时注入贮水池。与此同时,降水箱降到最低点,预先安装的机械顶针同样自动将箱体下端的球阀打开,将箱内的水放入下游河道502。待箱内水放到一定程度,其箱体对缆绳508的拉力将小于升水箱的重力,在升水箱重力的拉动下,降水箱上升,升水箱下降,又开始了第二次运作。
为了安全方面的考虑,第二升降轨道509设计成工字型轨道,升水箱505和降水箱506分别具有伸入工字型轨道两侧的防脱轨部件。
要补充说明一点,有时受具体情形限制,升水箱也不一定是垂直升降,也可以设计为从斜坡轨道升降。但必须保证的一点是,升水箱上升时,其对缆绳的张力小于降水箱对缆绳的张力。而水箱内的水放完后,升水箱对缆绳的张力则略大于降水箱对缆绳的张力。只有这样才能使本装置能够自动运行。
六、其它应用
除了上述五种较为广泛的应用外,本升降装置还可以有其它一些应用。如修建山顶机场、大型多层汽车站及停车场等。还可用于横跨河流的运输以及码头货物装卸甚至江河船泊航运等等。
山顶机场可以提高飞机起飞高度,减少对城市的噪声污染,还可避免大雾天气造成的起降困难。双层及多层汽车站或停车场可以在不增加能耗的前提下增加车站的客货车转运量,增加停车场的停车数量,同时节省城市建筑占地面积。
可以看出,本升降装置具有非常广泛的应用前景,是一个非常值得推广的很有价值的项目。
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