CN116281522A - 一种电梯减阻降噪方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电梯技术领域，具体公开了一种电梯减阻降噪方法，所述的一种电梯减阻降噪方法，其包括：在电梯本体安装减阻降噪管，所述减阻降噪管的两端分别位于所述电梯本体的顶壁以及底壁；其中，当电梯本体在电梯井道内运行时，电梯井道内的空气能够沿所述减阻降噪管的其中一端流向另外一端。本发明具有能够有效地降低电梯在上下运行时所受到的空气阻力以及降低气动噪声的优点。

Description

一种电梯减阻降噪方法
技术领域
本发明涉及电梯技术领域，特别涉及一种电梯减阻降噪方法。
背景技术
电梯的主要作用是在垂直高度上运送乘客和货物。按照运行速度的高低，电梯一般可分为低速电梯(小于1m/s)、中速电梯(1m/s至2.5m/s)、高速电梯(2.5m/s至6m/s)和超高速电梯(6m/s以上)。随着城市化进程的加剧，普通中低速电梯己经远远不能满足人们对高层建筑运输工具的需要，高速和超高速电梯研制具有非常迫切的现实意义。电梯轿厢在电梯井道内的上下运动时会受到巨大的空气阻力，划分为由于轿厢上下表面的压强差产生的压差阻力和边界层速度梯度产生的摩擦阻力。其中某公司载重量1000kg的普通电梯在6m/s的运行速度条件下，压差阻力占空气阻力的94％。从空气动力学的角度来看，电梯轿厢在电梯井道内的上下运动模型可以简化为有限空间内高阻塞比钝体绕流模型。在这个模型中，随着电梯轿厢运行速度的提高，电梯轿厢上下表面的压强差显著增大，电梯轿厢与井道之间的缝隙处的气体流动速度也会显著增加，在气体流动方向下游的电梯轿厢尾部附近会出现强烈的气体分离和旋涡，这些结果会直接加剧电梯轿厢所受到的空气阻力和气动噪音，从而对电梯的经济性和舒适性产生不利的影响。现有的电梯轿厢减阻方法主要通过优化轿厢气动外形来抑制流动分离强度，达到空气阻力减阻和降噪的目的，例如设计流线型轿厢等。
然而，由于电梯轿厢的外形设计需要综合考虑门机***、空调***、安全装置、曳引***、电缆***等，所以通过优化电梯轿厢外形来降低空气阻力的方法很少在实际中得到应用。
发明内容
针对现有技术存在上述的不足，本发明的目的在于提供一种电梯减阻降噪方法，具有能够有效地降低电梯在上下运行时所受到的空气阻力以及降低气动噪声的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种电梯减阻降噪方法，其包括：在电梯本体安装减阻降噪管，所述减阻降噪管的两端分别位于所述电梯本体的顶壁以及底壁；其中，当电梯本体在电梯井道内运行时，电梯井道内的空气能够沿所述减阻降噪管的其中一端流向另外一端。
相对于现有技术，本申请在电梯本体的外表面设置有减阻降噪管，并且减阻降噪管的两端分别位于电梯本体的顶壁以及底壁，减阻降噪管能够有效地减少了电梯本体在运行过程中电梯本体的顶壁与底壁之间的空气压强差，降低电梯本体与电梯井道之间的缝隙的气体流动速度，极大地抑制了电梯本体附近的流动分离现象，从而达到降低电梯本体在运行过程中所受到的空气阻力和产生的气动噪声的目的。
作为本申请的优选方案，所述减阻降噪管包括上通风管、侧通风管以及下通风管，所述上通风管、所述侧通风管以及所述下通风管依次相连通；其中，当电梯本体在电梯井道内运行时，电梯井道内的空气能够沿所述上通风管或者所述下通风管中的其中一条流向所述下通风管或者所述上通风管中的另外一条。
采用上述的方案，侧通风管能够将来自上通风管或者下通风管中的其中一条的风流引导至下通风管或者上通风管中的另外一条中，当电梯本体运行时，上通风管以及下通风管能够通过各自的通风口进风或排风，以减少电梯本体在运行过程中电梯本体的顶壁与底壁之间的空气压强差，来降低电梯本体在运行过程中所受到的空气阻力以及产生的气动噪声。
作为本申请的优选方案，在安装上通风管时，将上通风管的通风口向上并垂直于电梯本体的顶壁设置。
采用上述的方案，上通风管的通风口朝上并垂直于电梯本体的顶壁设置，在电梯本体向上运行的过程中，通风口能够容纳更多的空气进入上通风道。
作为本申请的优选方案，在安装上通风管时，将上通风管的通风口设置在电梯本体的顶壁的中部。
采用上述的方案，上通风管的通风口靠近电梯本体的顶壁中部设置，当电梯本体向下运行时，气流通过上通风管的引流从通风口流出，并且通风口所处的位置恰好是空气压强相对较低的位置，因此将上通风管的通风口靠近电梯本体的顶壁中部设置能够更好地降低电梯本体在向下运行过程中电梯本体的顶壁以及底壁的空气压强差。
作为本申请的优选方案，在安装下通风管时，将下通风管的通风口向下并垂直于电梯本体的底壁设置。
采用上述的方案，下通风管的通风口朝上并垂直于电梯本体的顶壁设置，在电梯本体向下运行的过程中，通风口能够容纳更多的空气进入下通风管。
作为本申请的优选方案，在安装下通风管时，将下通风管的通风口设置在电梯本体的底壁的中部。
采用上述的方案，下通风管的通风口靠近电梯本体的底壁中部设置，当电梯本体向上运行时，气流通过下通风管的引流从通风口流出，并且通风口所处的位置恰好是空气压强相对较低的位置，因此将下通风管的通风口靠近电梯本体的底壁中部设置能够更好地降低电梯本体在向上运行过程中电梯本体的顶壁以及底壁的空气压强差。
作为本申请的优选方案，所述上通风管、所述侧通风管以及所述下通风管的横截面形状包括但不限于圆形、椭圆形以及多边形。
上述的一种电梯减阻降噪方法，具有以下有益效果：通过在电梯本体上安装减阻降噪管道，在电梯运行的过程中有效地减少了电梯的顶壁与底壁之间的空气压强差，降低了电梯与电梯井道之间的缝隙处的空气流动速度，极大地抑制电梯附近的流动分离现象，进而实现了降低电梯运行过程中所受到的空气阻力以及气动噪声的目的。
附图说明
图1为本发明一种电梯减阻降噪方法的流程示意图；
图2为减阻降噪管的结构示意图；
图3为电梯本体与电梯井道的位置关系示意图；
图4为非减阻状态下的电梯轿厢钝体绕流及空气阻力分析图；
图5为减阻状态下的钝体绕流及空气阻力分析图；
图中：1、电梯本体；2、减阻降噪管；21、上通风管；22、侧通风管；23、下通风管；3、电梯井道。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种电梯减阻降噪方法。
参照图1，在本发明一实施例中，所述的一种电梯减阻降噪方法，其包括：步骤S1、在电梯本体1安装减阻降噪管2，减阻降噪管2的两端分别位于电梯本体1的顶壁以及底壁；其中，当电梯本体1在电梯井道3内运行时，电梯井道3内的空气能够沿减阻降噪管2的其中一端流向另外一端。在电梯本体1的外表面设置有减阻降噪管2，并且减阻降噪管2的两端分别位于电梯本体1的顶壁以及底壁，减阻降噪管2能够有效地减少了电梯本体1在运行过程中电梯本体1的顶壁与底壁之间的空气压强差，降低电梯本体1与电梯井道3之间的缝隙的气体流动速度，极大地抑制了电梯本体1附近的流动分离现象，从而达到降低电梯本体1在运行过程中所受到的空气阻力和产生的气动噪声的目的。
参照图1和图2，在一实施例中，减阻降噪管2包括上通风管21、侧通风管22以及下通风管23，其安装方法如下：步骤S11、在电梯本体1上安装上通风管21；步骤S12、在电梯本体1上安装侧通风管22；步骤S13、在电梯本体1上安装下通风管23；步骤S14、依次将上通风管21、侧通风管22以及下通风管23相连通；步骤S11至S13的安装步骤不分先后；其中，当电梯本体1在电梯井道3内运行时，电梯井道3内的空气能够沿上通风管21或者下通风管23中的其中一条流向下通风管23或者上通风管21中的另外一条；其中值得说明的是，可以通过焊接的方式或者采用现有技术中的U型管道固定架的方式来实现上通风管21、侧通风管22以及下通风管23的安装，只要能实现将上通风管21、侧通风管22以及下通风管23安装在电梯本体1上即可，在此不对其具体连接关系作限制；上通风管21、侧通风管22以及下通风管23可以安装在电梯本体1的外表面或者内壁，也可以通过内嵌的方式安装在电梯本体1的厢壁内，只要能实现将上通风管21、侧通风管22以及下通风管23安装在电梯本体1上并且当电梯本体1在电梯井道3内运行时，电梯井道3内的空气能够通过上通风管21或者下通风管23中的其中一条流向下通风管23或者上通风管21中的另外一条即可，在此不对上通风管21、侧通风管22以及下通风管23的具体安装位置作限制。侧通风管22能够将来自上通风管21或者下通风管23中的其中一条的风流引导至下通风管23或者上通风管21中的另外一条中，当电梯本体1运行时，上通风管21以及下通风管23能够通过各自的通风口进风或排风，以减少电梯本体1在运行过程中电梯本体1的顶壁与底壁之间的空气压强差，来降低电梯本体1在运行过程中所受到的空气阻力以及产生的气动噪声。
参照图2，在一实施例中，在安装上通风管21时，将上通风管21的通风口向上并垂直于电梯本体1的顶壁设置。上通风管21的通风口朝上并垂直于电梯本体1的顶壁设置，在电梯本体1向上运行的过程中，通风口能够容纳更多的空气进入上通风道。
参照图2，在一实施例中，在安装上通风管21时，将上通风管21的通风口设置在电梯本体1的顶壁的中部。上通风管21的通风口靠近电梯本体1的顶壁中部设置，当电梯本体1向下运行时，气流通过上通风管21的引流从通风口流出，并且通风口所处的位置恰好是空气压强相对较低的位置，因此将上通风管21的通风口靠近电梯本体1的顶壁中部设置能够更好地降低电梯本体1在向下运行过程中电梯本体1的顶壁以及底壁之间的空气压强差。
参照图2，在一实施例中，在安装下通风管23时，将下通风管23的通风口向下并垂直于电梯本体1的底壁设置。下通风管23的通风口朝上并垂直于电梯本体1的顶壁设置，在电梯本体1向下运行的过程中，通风口能够容纳更多的空气进入下通风管23。
参照图2，在一实施例中，在安装下通风管23时，将下通风管23的通风口设置在电梯本体1的底壁的中部。下通风管23的通风口靠近电梯本体1的底壁中部设置，当电梯本体1向上运行时，气流通过下通风管23的引流从通风口流出，并且通风口所处的位置恰好是空气压强相对较低的位置，因此将下通风管23的通风口靠近电梯本体1的底壁中部设置能够更好地降低电梯本体1在向上运行过程中电梯本体1的顶壁以及底壁之间的空气压强差。
参照图2，在一实施例中，上通风管、侧通风管以及下通风管23的横截面形状包括但不限于圆形、椭圆形以及多边形，在其它一些实施例中，还能够根据实际需求将上通风管21、侧通风管22以及下通风管23的横截面形状设计成其它形状，也处于本申请的保护范围内，在此不再赘述。
本申请的实验过程如下：
首先，从空气动力学的角度来看，图3中表征电梯轿厢在电梯井道的上下运动模型可以简化为有限空间内高阻塞比钝体绕流模型。在本次实验中电梯轿厢上的减阻降噪管布置如图2所示：四根减阻降噪管连通电梯轿厢的上表面以及下表面中心区域，上表面的四根上通风管在电梯轿厢中心区域沿壁面以对称方式布置，然后通过电梯轿厢四角的侧通风管连接到电梯轿厢的下表面的下通风管，四根下通风管同样以对称的方式设置在电梯轿厢的下表面，并且上通风管的通风口靠近电梯轿厢上表面的中心设置，下通风管的通风口靠近电梯轿厢下表面的中心设置。上通风管的通风口垂直向上设置，下通风管的通风口垂直向下设置，并均与电梯井道内的空气相通。采用这种方案的优势是有效地利用了电梯轿厢四角的空余位置，最大限度降低对电梯轿厢宽敞性的影响。
图4是非减阻状态下的电梯轿厢钝体绕流及空气阻力分析图，图5是减阻状态下的钝体绕流及空气阻力分析图。这是采用CFD(计算流体力学)定常流场模拟方法来计算某公司载重量1000kg的普通电梯在6m/s运行条件下的空气阻力，该模型详见《哈尔滨工业大学学报2009年第06期》中的高速电梯气动特性研究与优化章节。电梯轿厢为1600mm x1500mmx 2350mm的封闭长方体，电梯井道横截面尺寸为2000mm x 2100mm。由此可知，此模型的阻塞比为57％。电梯轿厢四角的布置的4根侧通风管直径均为35mm。非减阻状态下，电梯轿厢所受到的平均空气阻力为490N，其中，压差阻力为481.5N(占空气阻力的98％)，摩擦阻力为8.5N(占空气阻力的2％)。减阻状态下，电梯轿厢所受到的平均空气阻力为385N，其中，压差阻力为380.6N(占空气阻力的99％)，摩擦阻力为4.4N(占空气阻力的1％)。因此，减阻状态下电梯轿厢的空气阻力降低了21％。这主要是由于4条通风管道显著地降低了电梯轿厢上下表面空气压差阻力(降低了21％)所导致的结果，由此达到了预先设计目的。此外，压差阻力也和电梯轿厢运行过程中气动噪声紧密相关：压差阻力越大，电梯轿厢上下表面的压强差也越大，分离涡的强度也越大，由此产生的气动噪声也越大。由上述数据可知，减阻状态下电梯轿厢上下表面空气压差阻力显著地减小，由此强烈地抑制了气动噪声。
通风管数量对电梯轿厢减阻效果的影响：如果将上述4根侧通风管道中的2根完全阻塞，那么在2根侧通风管道工作条件下的电梯轿厢所受到的平均空气阻力为430N。由此可知，相对于非减阻状态(即490N)，电梯轿厢的空气阻力降低了12％。关于通风管数量对电梯轿厢减阻效果影响的数据请参考下表。
通风管数量(根) 压差阻力(N) 摩擦阻力(N) 总阻力(N) 减阻量
0 481.5 8.5 490 ——
2 422.3 7.7 430 12％
4 380.6 4.4 385 21％
表1通风管数量对电梯轿厢减阻效果的影响
由于通风管的横截面积对电梯轿厢的减阻效果具有显著的影响，例如在本次实验中4根通风管横截面积的总和是2根通风管横截面积总和的两倍，采用4根通风管所实现的电梯轿厢减阻量也优于采用2根通风管所实现的电梯轿厢减阻量，所以通风管的横截面可以是圆形、矩形、三角形、平行四边形、六边形等多种形状。沿轿厢布置的通风管的数量不限，可以是1条、或2条、或3条、或4条等。沿轿厢布置的通风管横截面等效直径尺寸不限，根据电梯尺寸可以选择毫米级到米级。
本申请所采用的方案是利用多条减阻降噪管连通电梯轿厢上表面和下表面中心区域：侧通风管道沿轿厢壁面布置，位于电梯轿厢上表面的上通风管道的通风口垂直向上，位于电梯轿厢下表面的下通风管道的通风口垂直向下，并且均与电梯井道内的空气相通。通过上述布置的各通风管道有效地减小电梯轿厢上下运行过程中的上下表面之间的空气压强差，降低电梯轿厢与井道之间的缝隙处的气体流动速度,极大地抑制了电梯轿厢附近的流动分离现象，从而达到空气阻力减阻和气动噪声降噪的目的。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种电梯减阻降噪方法，其特征在于，包括：在电梯本体安装减阻降噪管，所述减阻降噪管的两端分别位于所述电梯本体的顶壁以及底壁；其中，当电梯本体在电梯井道内运行时，电梯井道内的空气能够沿所述减阻降噪管的其中一端流向另外一端。
2.根据权利要求1所述的电梯减阻降噪方法，其特征在于：所述减阻降噪管包括上通风管、侧通风管以及下通风管，所述上通风管、所述侧通风管以及所述下通风管依次相连通；其中，当电梯本体在电梯井道内运行时，电梯井道内的空气能够沿所述上通风管或者所述下通风管中的其中一条流向所述下通风管或者所述上通风管中的另外一条。
3.根据权利要求2所述的电梯减阻降噪方法，其特征在于：在安装上通风管时，将上通风管的通风口向上并垂直于电梯本体的顶壁设置。
4.根据权利要求3所述的电梯减阻降噪方法，其特征在于：在安装上通风管时，将上通风管的通风口设置在电梯本体的顶壁的中部。
5.根据权利要求2所述的电梯减阻降噪方法，其特征在于：在安装下通风管时，将下通风管的通风口向下并垂直于电梯本体的底壁设置。
6.根据权利要求5所述的电梯减阻降噪方法，其特征在于：在安装下通风管时，将下通风管的通风口设置在电梯本体的底壁的中部。
7.根据权利要求2所述的电梯减阻降噪方法，其特征在于：所述上通风管、所述侧通风管以及所述下通风管的横截面形状包括但不限于圆形、椭圆形以及多边形。
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