專利名稱：一種節(jié)能樓梯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種靠水上下循環(huán)拉動重物上下移動的浮力樓梯。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代化的城市中，到處是鱗次櫛比的高樓大廈，人們每天為 了生活要從大樓里上上下下，這就離不開樓梯，然而傳統(tǒng)的樓梯是 不能使能量得到充分的循環(huán)利用的。
現(xiàn)有樓梯不足之處是不節(jié)約能源。重物從下面提升到上面， 理所當(dāng)然要消耗能源，但反之重物從上面移到下面，勢能在具備一 定的條件下就會變成動能。而傳統(tǒng)的樓梯不能使重物由上降下的動 能得到充分利用。即使最先進(jìn)的電梯在重物下降的過程中能夠使勢 能轉(zhuǎn)化為一部份電能，但轉(zhuǎn)化率也不高。
從理論上講重物下降多大高度，是可以使相同重量的重物上升 相同高度的。本發(fā)明在盡可能減少機(jī)械損耗的同時，使重物在上下 運(yùn)動發(fā)生能量轉(zhuǎn)化的過程中，利用水為介質(zhì)，使能量得到了充分的 循環(huán)利用。也就是把重物下降過程中產(chǎn)生的動能轉(zhuǎn)化為水能蓄存起 來，使其在需要時又利用水能來提升重物。達(dá)到節(jié)約能源的目的。
本發(fā)明以水能作為樓梯的主要動力源，而電能只用于控制電 路，只有在能量供求差距很大的情況下，才用電帶動水泵將水從下 面水池引到上面水池進(jìn)行能量補(bǔ)充。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是使重物在下降過程中，把水從低處抽 到高處，把重物下降產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為水能蓄存起來，相反
讓高處的水回到低處，又能使重物從低處升到高處:，蓄存的
水能又被釋放出來，從而使能量得到了循環(huán)利用。本發(fā)明以 水能作為樓梯的主要動力源，而電能一般情況下只用于控制電路，只有在能量供求差距很大的情況下，才用電帶動水泵將水從低處引到高處進(jìn)行能量補(bǔ)充。
例如一個130斤重的人從IO層樓上下到一層樓所產(chǎn)生的動能就能把一個120斤重的人，從一層樓送到10層樓上，因為有機(jī)械損耗，所以不能把相同重量的物體提升相同高度。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，主要組成。
屋頂蓄水池和垂直高度相差10米左右的下端蓄水池。
和屋頂蓄水池相連的水箱。
和水箱相連經(jīng)過上下水池的U型管道。貫穿鐵箱和U型管道的鏈條或皮帶。和鏈條或皮帶相連的載物平臺。用于抽水的水泵。
用于控制和調(diào)節(jié)的控制電路和電腦。
重物在上下運(yùn)動過程中，要實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化和交換，主要靠貫穿鐵箱和U型管道中的輕質(zhì)鏈條或皮帶在U型管兩邊水位懸殊的情況下產(chǎn)生浮力來實現(xiàn)的。
以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明作具體說明


圖1為樓梯總體結(jié)構(gòu)圖
1、 上端蓄水池；
2、 頂端水箱；
3、 U型管；
4、 鏈條或皮帶。
5、 載物平臺；
6、 下端蓄水池；
7、 水泵；上端蓄水池
屋頂蓄水池用于蓄水，也就是蓄存能量，高約4尺，大小視具體情況而定，但必須能安放水箱。頂端水箱
水箱長4米，寬1.5米，高1米，內(nèi)部被和側(cè)面平行的12塊隔板隔成厚薄不一的13層，分別是40.2厘米,30.2厘米,20.2厘米,10.2厘米,4.2厘米，3.2厘米,2.2厘米，1.2厘米，0.6厘米,0.5厘米，0.4厘米，0.3厘米，10.2厘米。
水箱中央有兩根相距2.5米的輪軸，輪軸和隔板垂直并貫穿隔板。輪軸間用鏈條連接，各個隔層都共用這組輪軸，用來纏繞鏈條或皮帶，由一臺小功率電動機(jī)帶動。
各個隔層互不滲透，盡管共用兩根貫穿隔板的輪軸，因此要采用密閉的防滲透措施，便于各條管道獨(dú)立控制。U型管
U型管和水箱連接的一邊高度為9米，鏈條或皮帶出入的另一端高度為11米，寬度為1.5米,厚度為5厘米,中間由和兩側(cè)平行的隔板隔成13層，和連接著的水箱相對應(yīng)，分別是40.2厘米，30.2厘米,20.2厘米,10.2厘米,4.2厘米，3.2厘米,2.2厘米,1.2厘米,0.6厘米,0.5厘米,0.4厘米,0.3厘米，10.2厘米。
各U型管一端和相應(yīng)的水箱組成各自獨(dú)立的通道，相應(yīng)的水箱即和U型管厚度一致的水箱。
圖2為頂端水箱剖面圖 圖3為U型管側(cè)面圖而鏈條或皮帶通向外面和載物平臺連接的U型管另一端，應(yīng)高于上端
蓄水池的極限水位，以防止在連通的情況下溢水，下端相應(yīng)各管道有13個電子閥門，用于抽排水，管道轉(zhuǎn)角的地方裝有定滑輪，避免鏈條或皮帶在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中擦傷。
鏈條或皮帶
長度視樓層高度而定，寬度和厚度對應(yīng)相配的管道分別是40厘米，30厘米，20厘米，IO厘米，4厘米，3厘米，2厘米，l厘米，0.4厘米,0.3厘米,0.2厘米，O.l厘米，厚度統(tǒng)一為2厘米，各鏈條或皮帶的長度相同，便于同步運(yùn)行。
鏈條或皮帶的材料要輕質(zhì)材料，密度越小越好，因為相同體積的鏈條或皮帶密度越小，它在水中受到有浮力就越大。載物平臺
連接在一組動滑輪上，鏈條或皮帶通過u型管繞過上端定滑輪，向下
繞過和載物平臺相連的滑輪再向上繞過上端的定滑輪再向下，終端和載物平臺連接，實際上載物平臺，就連接在被三股鏈條或皮帶拉著的一組動滑輪上。
載物平臺上設(shè)有電子秤，能對重物進(jìn)行精確的秤量，然后通過載物平臺上的電子設(shè)備轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，通過搖控器傳到設(shè)在載物通道壁上的紅外接收頭，再通過接收輸入控制電腦。
下端蓄水池
和U型管的底端相連，和上端蓄水池垂直相差9.5米，要求蓄水池的水能夠淹沒U型管底端的電子閥門，便于抽水放水。 -
水泵
當(dāng)能量損失過大，下端水池積水過多，上端水端蓄水過少，在這種情況下需要把下端蓄水池的水抽到上端水池，進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)和補(bǔ)充。
一般情況下不用，因為一般重物，特別是人，在建筑物內(nèi)上上下下，總能保持一種勢能平衡?？刂齐娐?br> 每條管道都有兩個電磁閥門，水箱和上端蓄水池相通處有一個U型管底端和下端蓄水池相通處有一個，要求兩個電閥門中的任一閥門在開啟的同時，另一個閥門立即關(guān)閉，每條管路由一條電路來控制。
12條管路就由12條線路來控制。另外有一條10厘米寬的鏈條或皮帶長期處于運(yùn)行狀態(tài)，這條密度小的鏈條或皮帶在U型管兩邊水位懸殊的情況下受到水的浮力從而對載物平臺產(chǎn)生一個與載物平臺重量相當(dāng)?shù)睦?，便于載物平臺的上下調(diào)節(jié)。
載物平臺上設(shè)置的電子設(shè)備，可以把電子秤顯示的精確重量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，然后通過搖控器傳到設(shè)在載物通道墻壁上的紅外接收頭上，再傳回電腦，用電腦根據(jù)重物的重量控制相應(yīng)的電子開關(guān)，使重物的重力和管道的拉力大致相當(dāng)，或是開啟一條管道，或是開啟幾條管，視具體情況而定，這些都是電子領(lǐng)域的通用技術(shù)，不存在技術(shù)瓶頸。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一點(diǎn)說明。
要使重物上下自如，首先必須調(diào)節(jié)載物平臺到相應(yīng)的高度或相應(yīng)的樓層。
首先要使u型管兩端的水位相同，將u型管底端和下端蓄水池相連的閥門關(guān)閉，上端水箱和上端蓄水池連通的閥門打開，這樣u型管就成了連通器，u型管兩端的水位和蓄水池水位基本相平。而u型管
內(nèi)的鏈條或是皮帶在被水淹沒的長度一致，橫截面積相當(dāng)?shù)那闆r下，
兩邊受到的浮力相當(dāng)。在平衡力的作用下，鏈條或皮帶就能在u型管
內(nèi)自由穿梭，伸縮自如。
圖4為管道未運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)鏈條或皮帶另一端掛上載物平臺后，即使不載物，平臺在自身 重力的作用下，也會對鏈條或皮帶產(chǎn)生拉力，為了克服這個拉力，因
此專門設(shè)置了一條管道用來拉引載物平臺，那就是寬度為10.2厘米的 管道，讓管道長期處于運(yùn)行狀態(tài)，即頂端水箱和上端蓄水池連通的閥 門關(guān)閉，U型管底端和下端蓄水池連通的閥門開啟，隨即U型管左端， 即鏈條或皮帶連接載物平臺的出入口，由于沒有密封，管內(nèi)水位馬上 降到U型管底部和下端水池的水面保持相平。開啟管道就是放掉U型 管左側(cè)鏈條或皮帶與管內(nèi)壁間隙之間的水，使管內(nèi)水位與下端水池水 位保持相平，因此應(yīng)盡量縮小它們之間的間隙，使其更加貼近，降低 能量損耗，但又要滿足需要，使鏈條或皮帶能在管道內(nèi)穿梭自如，也 不影響浮力。而U型管右端，即和頂端水箱相連的一端，由于頂端閥 門關(guān)閉，頂端水箱和相連的管道處于密封狀態(tài)，在大氣壓作用下，右 端水位仍保持不變，這樣U型管中水位相差近10米。因為鏈條或皮帶 是由輕質(zhì)材料，或空心材料做成，所以在U型管和水箱連接的一邊， 鏈條或皮帶被水浸泡，而受到了水的浮力，因為鏈條或皮帶受到了浮 力，對另一端的載物平臺就產(chǎn)生了拉力，使載物平臺的重力和鏈條或 皮帶的拉力相當(dāng)。在平衡力的作用下，載物平臺就能輕易的上下運(yùn)動， 為了便于控制，要使載物平臺的重力略大于鏈條或皮帶的拉力，以便 平臺向上移動后，在重力作用下，又能自動回到原位。而要使平臺上 升就直接開啟上端水箱用來纏繞鏈條或皮帶的小功率電機(jī)還附加了一 點(diǎn)牽引力，載物平臺上升時，U型管右端的鏈條或皮帶在浮力的作用 下逐漸涌入上端水箱，被小電機(jī)纏繞在水箱內(nèi)的鏈條上，而水箱內(nèi)的 水也逐漸被鏈條或皮帶通過與U型管內(nèi)壁之間的間隙擠到了下端水池
圖5為管道運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)平臺下降時，只要關(guān)閉頂端水箱的電動機(jī)即可，因為載物平臺的重 力略大于鏈條或皮帶的拉力，載物平臺拉著鏈條或皮帶向下運(yùn)動，水箱內(nèi) 纏繞著的鏈條或皮帶又逐漸被拉出水箱，而鏈條或皮帶騰出來的空間又形 成了一個低壓，在大氣壓的作用下，又把水從底端水池通過U型管內(nèi)壁和 鏈條或皮帶形成的間出隙壓回了頂端水箱。這樣平臺在下降的時候，把水 從低端水池抽進(jìn)了上端水箱，把能量蓄存起來。平臺上升的時候，上端水 箱的水又流回了下端水池，把能量釋放出來，又能使平臺上升，如此循環(huán) 往復(fù)。
上端小功率電機(jī)主要起四兩撥千斤的作用。 因為鏈條或皮帶排開水的體積是
100分米X 1分米X0.2分米=20分米3 大概是20公斤,減去鏈條或皮帶的本身重量10公斤。 還有相當(dāng)于10公斤重物所產(chǎn)生的拉力，經(jīng)過動滑輪放大3倍后，就能 拉動30公斤的重物，這樣可以把載物平臺做成30公斤，由于載物平臺的 重力略大于鏈條或皮帶對它的拉力，因此載物平臺往上移動后又能自動返 回原位。若要平臺向上移動只要打開頂端水箱上用以纏繞鏈條或皮帶的小 功率電機(jī)就行了，小功率電機(jī)只要能克服相當(dāng)于1公斤重物的阻力就足夠 了，平臺提升的距離大點(diǎn)，小功率電機(jī)多轉(zhuǎn)幾圈，平臺提升的距離小點(diǎn)， 小功率電機(jī)少轉(zhuǎn)幾圈。
通過上述方案，就可以使載物平臺在無負(fù)荷的情況下，在載物通道里 上下穿梭自如了。
要使輕重不一的重物通過載物平臺上下運(yùn)動，就要使鏈條或皮帶產(chǎn)生 一個與重物重力相當(dāng)?shù)睦ΑＯ喈?dāng)于電梯的對重裝置，那么就要調(diào)節(jié)鏈條 或皮帶的條數(shù)，使鏈條或皮帶的排水量產(chǎn)生相應(yīng)的變化，則鏈條或皮帶在 水中受到的浮力也產(chǎn)生相應(yīng)變化，所有的管道在頂端閥門開啟，底端閥門 關(guān)閉的情況下處于關(guān)閉狀態(tài)，在頂端閥門關(guān)閉，底端閥門開啟的情況下處 于運(yùn)行狀態(tài)。
各管道內(nèi)的鏈條或皮帶盡管長度與厚度一致，但寬度不一，分別是40 厘米，30厘米，20厘米，10厘米，4厘米，3厘米，2厘米，1厘米，0.4厘米,0.3厘米，0.2厘米，O.l厘米，因此各管道處于運(yùn)行狀態(tài)時，排開水的體 積不同，因此受到的浮力，或是對載物平臺的拉力也不一致，排水量分別 是100分米X4分米X0.2分米80分米3
100分米X 3分米X 0.2分米=60分米3
100分米X 2分米X 0.2分米=40分米3
100分米X 1分米X0.2分米=20分米3
100分米X 0.4分米X 0.2分米=8分米3
100分米X 0.3分米X 0.2分米=6分米3
100分米X 0.2分米X 0.2分米=4分米3
100分米XO.l分米X0.2分米=2分米3
100分米X 0.04分米X 0.2分米=0.8分米3
100分米X 0.03分米X 0.2分米=0.6分米3
100分米X 0.02分米X 0.2分米=0.4分米3
100分米X 0.01分米X 0.2分米=0.2分米3
設(shè)鏈條或皮帶的密度是水的50%，則排水量的50%就形成了浮力，因 此各管道能夠拉動的重量分別是40公斤，30公斤，20公斤，10公斤，4 公斤，3公斤，2公斤，l公斤，0.4公斤，0.3公斤，0.2公斤，0.1公斤， 由上可知，各管道的組合，可以把111公斤以內(nèi)的重物精確的組合出來， 使誤差不超過100克物體的重量，各管道的組合就可以形成一個與載物平 臺重物相匹配的拉力。
比如86.7公斤=40+30+10+4+2+0.4+0.3 (公斤)
啟用相應(yīng)的七條管道所產(chǎn)生的浮力，即對載物平臺的拉力就與86.公斤 重物的重力相當(dāng)。 由此類推-
75.6公斤=40+30+3+2+0,4+0.2 (公斤)
要移動75.6公斤的重物需開啟相應(yīng)的6條管道。
56.9公斤=30+20+4+2+0.4+0.3+0.2 (公斤)
要移動56.9公斤的重量需開啟相應(yīng)的七條管道。
為了更直觀，設(shè)定每厘米寬的鏈條或皮帶產(chǎn)生的浮力和1公斤物體的重力相當(dāng)，則鏈條或皮帶的寬度就對應(yīng)相當(dāng)?shù)闹亓浚?0公斤就對應(yīng)40厘米
的鏈條或皮帶，30公斤就對應(yīng)30厘米寬的鏈條或皮帶。
各鏈條或皮帶都有各自的專用管道，各管道互相并列但互不滲透，每 條管道都由一條線路控制，12條管路就由12條電子線路來控制，也就是控 制12個電子開關(guān)，而另外一條10厘米寬的管路要長期拉引載物平臺，所 以長期處于運(yùn)行狀態(tài)， 一般不需要調(diào)節(jié)，放在一邊。
要根據(jù)載物平臺上重物的具體重量，開啟拉力和重物的重力相當(dāng)?shù)慕M 合管道，載物平臺上設(shè)有電子秤，可以對重物進(jìn)行精確的秤量，然后根據(jù) 電子秤顯示的重量，來控制相應(yīng)的管道，經(jīng)過載物平臺上的電子設(shè)備把電 子秤測量出的精確重量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，然后通過搖控器傳到設(shè)在載物通 道墻壁上的紅外接收頭上，再傳回電腦，用電腦根據(jù)重物的重量控制相應(yīng) 的電子開關(guān)，啟動相應(yīng)的管道。
啟用的管道，頂端水箱與頂端蓄水池相連的閥門關(guān)閉，U型管底部與 下端蓄水池連通的閥門開啟。U型管左端即鏈條或皮帶連接載物平臺的出 入口，由于沒有密封，管內(nèi)水位馬上降到U型管底部和下端水池的水面保 持相平。而U型管和頂端水箱相通的一端,由于頂端閥門關(guān)閉，右邊管道和 頂端水箱處于密封狀態(tài)，在大氣壓作用下，右端水位仍保持不變。這樣U 型管中，右端水位比左邊水位高出將近10米。而為鏈條或皮帶是由輕質(zhì)材 料或空心材料做成，密度比水小，所以U型管和水箱連接的一邊，鏈條或 皮帶被水浸泡受到浮力，對另一端的載物平臺就產(chǎn)生了拉力。經(jīng)過電腦對 管路的調(diào)節(jié)和控制，鏈條或皮帶所產(chǎn)生的拉力基本上和載物平臺的重力相 當(dāng)，誤差100克。在平衡力的作用下，載物平臺就能輕易的上下運(yùn)動。
要使重物上升，就開啟上端水箱用來纏繞鏈條或皮帶的小功率電機(jī)， 對鏈條或皮帶又附加了一點(diǎn)牽引力。這樣鏈條或皮帶受到的浮力外加小功 率電動機(jī)的牽引力就略大于載物平臺的重力。載物平臺就逐漸被提升，而U 型管右端的鏈條或皮帶在浮力和小功率電機(jī)牽引力的作用下，逐漸涌入上 端水箱，被小電機(jī)纏繞在水箱內(nèi)的鏈條上，而水箱內(nèi)的水也逐漸被鏈條或 皮帶通過與U型管內(nèi)壁之間的間隙擠到了下端水池，重物被提升了，而蓄 存在頂端水箱里的水被擠到了下端水池能量消耗了。要使重物下降蓄能，就關(guān)閉頂端水箱的小功率電動機(jī)，經(jīng)過電腦的調(diào) 節(jié)和控制，使運(yùn)行的管路產(chǎn)生的拉力略小于載物臺的重力，載物平臺就拉 動鏈條或皮帶向下運(yùn)動，水箱內(nèi)纏繞著的鏈條或皮帶又逐漸被拉出水箱， 由于管道右端和水箱都處于密封狀態(tài)，鏈條或皮帶騰出來的空間，又形成 了一個低壓。在大氣壓的作用下，把水又從底端水池通過U型管內(nèi)壁和鏈 條或皮帶形成的間隙，壓回頂端水箱，因此重物下降，又把底端水池的水 抽回了頂端水箱，把能量蓄存了起來。
在重物上下運(yùn)動的過程中，無論是運(yùn)行的管道還是未運(yùn)行的管道，鏈 條或皮帶都同步運(yùn)行。它們的長度一致， 一端終點(diǎn)連接在頂端水箱中央的 鏈條上，另一端終點(diǎn)連接在載物平臺上端，起點(diǎn)一致，終點(diǎn)一致，同步運(yùn) 行。
不同的是啟用的管道，鏈條或皮帶在水位相差的情況下，受到了浮力， 對載物平臺產(chǎn)生了拉力，啟用的管道能夠?qū)崿F(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化，或是把頂端水 箱的水壓到底前底端水池，或是把底端水池的水抽到頂端水箱，而未啟用 的管道，兩邊水位相平，受到的浮力是一組平衡力，不能進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化， 水位也不變。
通過以上技術(shù)方案，可以使輕重不一的重物，在載物通道內(nèi)上下移動 任意距離，不受重量限制，當(dāng)然要低于載物平臺的最大載荷，不受高度限
制，可以是10層樓，30層樓，50層樓，只要鏈條足夠長，頂端水箱足夠 大，都能使重物在上下運(yùn)動的過程中，實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化和交換，使能量得 到循環(huán)利用。要連續(xù)多次提升一大批貨物，或要使一大批貨物連續(xù)多次下 降轉(zhuǎn)化的能量蓄存起來，可分批來完成，因為受載物平臺的載重量限制。 本樣機(jī)的最大載荷就是全部管道開通的最大拉力，由于采用了動滑輪，所 以拉力增大了三倍。
本樣機(jī)全部管道開通后的最大載負(fù)是
40+30+20+10+4+3+2+1+0.4+0.3+0.2+0.1=111 (公斤)通過動滑輪擴(kuò)大 3倍后，大概是330公斤。
要使兩噸貨物上升，就要連續(xù)提升七次。讓各管道都處于運(yùn)行狀態(tài)， 在水位懸殊的情況下，U型管和頂端水箱連通的一邊就產(chǎn)生了浮力，通過鏈條或皮帶再加小功率電機(jī)拉動300公斤的貨物提升到要求的高度，剎住 載物平臺的剎車，可以借用電梯的剎車裝置，使載物平臺停到需要的高度，
卸貨后使管道停止運(yùn)行，上端水箱閥門開啟，u型管底端閥門關(guān)閉。這樣u 型管就成了連通器，蓄水池內(nèi)的水又經(jīng)過水箱再經(jīng)過鏈條或皮帶與u型管
內(nèi)壁的間隙，流向u型管左端，即鏈條或皮帶連接載物平臺的出入口一邊，
直到兩邊水位相平，即左側(cè)的水位和蓄水池水位相平，松開剎車后，鏈條
或皮帶在u型管中平衡力的作用，就能穿梭自如了。空平臺又克服平臺專
用管道的拉力，從高處降回原位。
然后又運(yùn)行與貨物重量相匹配的管道，讓U型管內(nèi)水位懸殊對鏈條或 皮帶產(chǎn)生浮力，拉動載物平臺上的貨物繼續(xù)提升。開啟管道就是放掉U型 管左側(cè)鏈條或皮帶與管內(nèi)壁間隙之間的水，使水位和下端水池水位相平。 因此在盡量縮小它們之間的間隙，使其更加貼近，但又要滿足需要，使鏈 條或皮帶在管道內(nèi)穿梭自如，也不能影響到浮力，到達(dá)預(yù)定高度又剎住， 使管道停止運(yùn)行，即開啟頂端閥門，關(guān)閉底端閥門使管內(nèi)水位和蓄水池水 位相平，卸貨后，松開剎車，空平臺又克服平臺專用管道的拉力，從高處 降回原位。
如此循環(huán)往復(fù)，大批的貨物就提升到了高處，而上端蓄水池的大量的 水也流到了下端水池，因為貨物平臺在上升的同時，鏈條或皮帶在浮力的 作用下，涌入頂端水箱把水箱內(nèi)的水就通過管道間隙擠到了底端水池。而 空平臺在下降的時候，除平臺專用管道外，其它各管道都來運(yùn)行，U型管 底端和底端水池相通的閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，因貨物平臺上升而從頂端水箱 流下來的水，也不能因空平臺下降而回到頂端水箱，也就是說要使一大批 貨物上升,就要有一大批水從上端蓄水池流到底端蓄水池。盡管它們上升或 下降的重量不一樣，高度不一樣，但仍遵循能量守衡的原則。如10噸的水 從上端蓄水池流到下端蓄水池，就可以把1噸的貨物提升將近100米，因 為上下蓄水池的垂直距離大約是10米，也可以把1噸貨物從地面提升到25 樓。
相反要把一大批貨物連續(xù)多次下降轉(zhuǎn)化的能量蓄存起來，首先將空平 臺提升到預(yù)定的高度，剎住，將貨物搬到載物平臺，然后根據(jù)載物平臺的重量開啟相應(yīng)的管道，使管道內(nèi)鏈條或皮帶產(chǎn)生的拉力略小于貨物平臺的 重力，這樣貨物平臺在重力作用下下降的同時，又將頂端水箱內(nèi)的鏈條或 皮帶拉了出來，在大氣壓的作用下，把底端水池的水抽到了頂端水箱，貨 物平臺降到預(yù)定高度后，剎住，使管道停止運(yùn)行，即開啟頂端水箱閥門， 關(guān)閉底端閥門，使U型管頂端水位和頂端蓄水池水位相平。卸貨后，空平 臺在平臺專用管道和上端水箱上的小功率電機(jī)的拉動下，又上升到預(yù)定高 度，如此循環(huán)往復(fù)，大批貨物多次下降轉(zhuǎn)化的能量就蓄存了起來。
大批貨物從高處降到低處，而底端水池大量的水也被抽回了屋頂蓄水 池，因為貨物平臺在下降的同時，克服了鏈條或皮帶對它的阻力，把纏繞 在水箱內(nèi)的鏈條或皮帶拉出水箱，由于在管道運(yùn)行時，水箱處于密閉狀態(tài)， 而鏈條或皮帶騰出來的空間又形成了低壓。在大氣壓作用下，底端水池的 水被抽進(jìn)了頂端水箱，而卸貨后，空平臺上升時，除平臺專用管道外，其 它管道都未運(yùn)行，U型管底端和底端水池連通的閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，貨物 平臺下降而從底端水池抽上去的水，也不能因空平臺上升而流回底端水池， 因此一大批貨物下降就能把一大批水從底端水池抽到頂端水池，使貨物下 降產(chǎn)生的能量又被水轉(zhuǎn)化為勢能蓄存起來。
綜上所述，本發(fā)明既具備了電梯的各項功能，又使能量得到了充份的 循環(huán)利用。本發(fā)明以高位水作為樓梯的主要動力源，對雨水也能有效的利 用，而電能一般只用于控制電路和水泵，以便在能量供求差距很大的情況 下，對上端蓄水量進(jìn)行補(bǔ)充，在能量供需相當(dāng)?shù)那闆r下一般不用，在節(jié)能 方面的效果是不言而喻的。
本發(fā)明可以根據(jù)樓梯的不同用途，包括水箱的容量，U型管的截面積， 鏈條或皮帶的長短粗細(xì)，動滑輪的個數(shù)，載物平臺的最大載重量，都可以 根據(jù)需要設(shè)計。
由于城市建筑的日益增多，可利用的地面越來越少，本發(fā)明可以在高 層貨倉，高層停車場方面得到廣泛利用，因為它節(jié)能，而一般的重物上上 下下都保持一種能量平衡，在上升時耗能在下降時又能蓄能。
在能量日益緊張的今天，節(jié)能技術(shù)是值得大力推廣的。
權(quán)利要求
1、一種全自動的節(jié)能樓梯，其特征在于該設(shè)計由上端蓄水池，上端水箱，U型管道，貫穿U型管道的鏈條或皮帶，下端蓄水池，載物平臺，水泵七大部件組成。上端蓄水池內(nèi)安放水箱，水箱和U型管的一端相通，水箱的兩側(cè)面與U型管兩側(cè)面重合，水箱中央是用于纏繞鏈條或皮帶的一組輪軸，輪軸間由鏈條連接，由水箱頂部的小功率電機(jī)驅(qū)動，鏈條或皮帶的一端固定在輪軸組的鏈條上，另一端經(jīng)過水箱，穿過U型管道，鏈條或皮帶和U型管內(nèi)壁有間隙，轉(zhuǎn)彎處有定滑輪，從U型管另一端穿出后，繞過定滑輪與載物平臺連接，下端蓄水池和U型管底端相連，上端水池蓄滿水，下端蓄水池的水面要高于U型管底端的閥門。水泵裝在下端水池，用以補(bǔ)充上端水池的水量。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能樓梯，其特征在于在上端水箱和U型管 底端各有一個電磁閥門，打開其中任一閥門，另一閥門同時關(guān)閉。上端水箱閥門開啟時，u型管底端閥門關(guān)閉，u型管成了連通器，u型管左右兩邊水位相平，管內(nèi)鏈條或皮帶在平衡力的作用下暢通無阻，相反上端水箱閥門關(guān)閉，u型管底端閥門開啟，u型管左側(cè)即鏈條或皮帶連 接載物平臺的出入口，由于沒有密封，管內(nèi)水位降到u型管底部和下端水 池的水面保持相平，而u型管和頂端水箱相通的一端，由于頂端閥門關(guān)閉，右側(cè)管道和頂端水箱處于密封狀態(tài)，在大氣壓作用下，右端水位仍保持不變，U型管內(nèi)水位相差9.8米，密閉在管內(nèi)的水柱壓強(qiáng)和大氣壓強(qiáng)相當(dāng)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求，1、 2所述的樓梯，其特征在于，貫穿U型管道的 鏈條或皮帶由輕質(zhì)材料或空心材料做成，密度遠(yuǎn)小于浸泡它的液體的密度， 鏈條或皮帶淹沒在水中會產(chǎn)生浮力，在上端水箱閥門關(guān)閉，U型管底端閥 門開啟的狀態(tài)下，密封在管內(nèi)的水柱對浸泡在其中的鏈條或皮帶產(chǎn)生浮力， 從而對載物平臺產(chǎn)生拉力。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1、 3所述的樓梯，其特征在于由多組橫截面積不同 的水箱，U型管，鏈條或皮帶并列在一起組成，各鏈條或皮帶的橫截面積 不同，但長度一樣， 一端固定在頂端水箱中央的鏈條上，另一端固定載物平臺上，各鏈條或皮帶隨頂端水箱中央的輪軸同步運(yùn)轉(zhuǎn)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3所述的樓梯，其特征在于，以水或其它液體 為介質(zhì)，通過管道來實現(xiàn)能量的蓄存和轉(zhuǎn)化。上端水箱閥門關(guān)閉，U型管底端閥門開啟，密封在管內(nèi)的水柱對浸泡 在其中的鏈條或皮帶產(chǎn)生浮力，在浮力作用下，鏈條或皮帶涌入上端水箱， 被小功率電機(jī)纏繞在水箱內(nèi)的鏈條上，而水箱內(nèi)的水也逐漸被鏈條或皮帶通過與U型管內(nèi)壁之間的間隙擠到下端水池，重物上升了，水也從上端水 箱流到了下端水池，當(dāng)貨物下降，重物克服鏈條或皮帶在密封管道中的浮 力，即對貨物平臺的拉力拉動鏈條或皮帶向下運(yùn)動，水箱內(nèi)纏繞著的鏈條 或皮帶又逐漸被拉出水箱，而鏈條或皮帶騰出來的空間又形成了 一個低壓， 在大氣壓作用下，又把水從底端水池通過U型管內(nèi)壁和鏈條或皮帶形成的 間隙壓回了頂端水箱，這樣重物下降后，又把水從底端水池抽進(jìn)了上端水 箱，把能量蓄存了起來。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3所述的樓梯，其特征在于由多組橫截面積不 同的水箱，U型管，鏈條或皮帶，并排在一起組成，可以根據(jù)貨物平臺不 同的重量啟動相應(yīng)的管道或管道組合，對貨物平臺產(chǎn)生一個大小相當(dāng)，方 向相反的拉力。由于U型管橫截面和鏈條或皮帶橫截面的不同，在長度相當(dāng)?shù)那闆r下， 能產(chǎn)生不同的浮力，即產(chǎn)生不同的拉力，本設(shè)計的12條管道能拉動最大質(zhì) 量分別是40公斤，30公斤，20公斤，IO公斤，4公斤，3公斤，2公斤， 1公斤，0.4公斤，0.3公斤，0.2公斤，0.1公斤，最大載重111公斤，111 公斤以內(nèi)的任何重量，都能由一條或多條管道相加組合而成，誤差不超過 0.1公斤，經(jīng)貨物平臺的動滑輪擴(kuò)大3倍后，330公斤以內(nèi)的任何重量都能 由一條或多條管道相加組合而成，誤差不超過1公斤，空平臺由平臺專用 管道拉動，因此載物平臺載重量以內(nèi)的重量通過管道的組合，都能產(chǎn)生一 個與重物方面相反力量相當(dāng)?shù)睦Α?br> 7、 根據(jù)權(quán)利要求1、 2、 3、 4所述的樓梯，其特征在于本設(shè)計可以根 據(jù)樓梯的不同用途，包括上下蓄水池的容量，頂端水箱的容量，U型管的 條數(shù)及橫截面積，鏈條或皮帶的長短粗細(xì)，動滑輪的個數(shù)，載物平臺的最 大載重量，都可以根據(jù)需要設(shè)計。
全文摘要
一種節(jié)能樓梯。本發(fā)明公開了一種自動化升降樓梯，涉及一種靠水的上下循環(huán)流動帶動重物上下移動的節(jié)能樓梯。本發(fā)明以水能作為樓梯的主要動力源，而電能通常只用于控制電路。一般情況下，重物上上下下，都能循環(huán)利用。只有在能量供不應(yīng)求的情況下，才用電帶動水泵將水從低處抽到高處進(jìn)行能量補(bǔ)充。本發(fā)明的技術(shù)方案是使重物下降帶動機(jī)械把水從低處抽到高處，把重物下降產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為水能蓄存起來。相反，蓄存的水能釋放出來，又能帶動機(jī)械把重物從低處提升到高處，從而使能量得到循環(huán)利用。與現(xiàn)有樓梯相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于；結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)久耐用，成本低廉，控制方便，節(jié)省能源。在能量日益緊張的今天，節(jié)能技術(shù)是值得大力推廣的。
文檔編號B66B11/00GK101683949SQ200910129789
公開日2010年3月31日 申請日期2009年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月25日
發(fā)明者李大春 申請人:李大春