一种空气运输机的控制方法与流程

1.本发明涉及物件输送技术领域，具体涉及一种空气运输机的控制方法。


背景技术：

2.现有技术中，在垂直运输领域、施工运输领域、安全逃生领域、物料与垃圾运输领域、物流领域、拆旧运输领域以及游戏娱乐领域等领域中，需要一种适合的空气运输装置。
3.例如，在建筑的永久性垃圾清理通道中，办公生活装修，不停在产生，每层都得停，占用货梯时间，浪费能源；再比如，逃生通道，因为不需要用电，超高层施工时，顶部平台上的人缺少逃生通道。
4.在新建和拆旧施工中，垃圾清运一般采用施工升降机、塔吊、垃圾清运装置等措施完成。其中，垃圾清运装置一般利用摩擦力抵抗物件重力实现缓降或者利用缓冲材料初级缓冲实现缓降。无论是摩擦缓降还是逐级缓冲缓降，都具有明显的不可控性。比如摩擦缓降，摩擦力大小极难刚好等于物件重力，当摩擦力大于物件重力时物件无法下降，当摩擦力小于物件重力时将会产生一个危险的加速度。因此，采用施工升降机、塔吊等设备清运时，占用设备使用时间，影响施工和施工成本。采用清运装置时，无论摩擦力还是逐级缓冲，都具有明显的不可控性，产生较大噪声甚至引发安全事故。采用空气运输机清运时，可控性显著增加，物件在下降过程中基本全程可控，安全性和环境友好性显著提升。
5.在建筑使用过程中，生活废弃物、装修废弃物、办公废弃物等不停产生。在住宅楼里，一般居民自行携带清理。在写字楼里，这些废弃物的清运一般采用货用电梯。自行携带清理的方式，比较麻烦，尤其对老人来说，上下诸多不便。货运电梯的方式，占用大量电梯事件，引起运输拥挤和成本增加。采用空气运输机进行运输，成本低，操作方便，省事省心，安全可靠。
6.在建筑施工中，上部楼层往往缺少逃生通道。尤其是超高层核心筒施工中，核心筒领先外围结构多层，设置逃生通道的难度较大。采用空气运输机作为逃生通道和物件运输通道，具有较强的可行性，且具有良好的经济效益和社会效益。
7.在观光电梯领域，传统观光电梯由于结构限制，难以做成360度无立柱遮挡。采用空气运输机制作观光电梯，可做到360度无任何遮挡。
8.在游戏娱乐领域，还没有全透明的采用空气压力控制其速度和加速度的管道类娱乐设施。空气运输机可制作类似“跳楼机”的全透明的娱乐设备。


技术实现要素：

9.为此，本发明提供一种空气运输机的控制方法，以解决现有技术中的上述问题。
10.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
11.根据本发明的第一方面，一种空气运输机的控制方法，包括管道和气流调节装置，所述管道的上下两端及中部各层设置有开口，所述管道的各层设置有所述气流调节装置，所述气流调节装置用于使管道内全部区域或者局部区域能够形成与外部空气有阻隔的状
态，所述管道中通过压力差运送物件。
12.进一步地，控制所述管道内的物件的下行速度包括两种模式：
13.模式一、通过排气控制下行速度：全部或部分关闭下部出风口，将物件从投物口投入，使物件与下部管道形成封闭或半封闭状态，物件在管内下行过程中达到压力差与重力相协调的状态，调节出风口大小从而调节物件下行速度，当物件下行至底部区域后，关闭上部进风口，使物件与上部管道形成封闭或半封闭状态，开启底部盖子，物件的继续下行会使下部气压高于上部气压，形成一个压力差，与物件重力达到协调状态，使物件以较低的速度落出；
14.模式二、通过进气控制下行速度：全部或部分关闭上部出风口，将物件从投物口投入，使物件与上部管道形成封闭或半封闭状态，物件在管内下行过程中达到压力差与重力相协调的状态，调节进风口大小从而调节物件下行速度，直至物件以较低的速度从下部管口落出。
15.进一步地，当上部管道超过预设长度时，设置下部开合及驱动装置，当物件下行至下部开合及驱动装置以下位置后，关闭下部开合及驱动装置，物件上侧空间变小，下行时对上侧造成抽真空的效果，增加物件上下两侧的压力差，保证物件的出管速度能够通过调节进风口及出风口的风速得到控制，避免底盖打开后物件加速下行。
16.进一步地，所述气流调节装置包括动力装置、传动装置和气孔调节装置，在管道的管壁上开设小孔，外接所述气流调节装置。
17.进一步地，采用风速及风量测量仪测量进风口及出风口的风速和风量，根据物件投入时管内体积与当前管内剩余体积的差值以及管内压力状态，反算物件当前位置；根据当前位置、空隙率和出风口风速，确定下行速度，距离出口第一距离时采用第一速度，距离出口第二距离时采用第二速度，其中，第一距离大于第二距离，第一速度大于第二速度。
18.进一步地，还包括控制器，所述控制器用于完成数据收集、处理、分析、反算以及发出控制指令的智能控制。
19.进一步地，测量管道内的压力反算物件下行速度或者直接测量物件下行速度，控制物件的加速度以及控制物件的下行速度。
20.进一步地，还包括可拆卸半筒，管道的下部设置有所述可拆卸半筒，拆掉所述可拆卸半筒用于长度大于预设值的物件的取出。
21.进一步地，还包括空气压缩机，所述空气压缩机安装在所述管道的下部，所述空气压缩机用于向上逆向运送物件。
22.进一步地，还包括末端缓冲器，所述管道的末端的物料出口一侧设置有所述末端缓冲器，所述末端缓冲器用于对超速物件进行缓冲。
23.本发明具有如下优点：通过本发明的一种空气运输机的控制方法，有效的控制了物件在管道中的下行速度，起到了显著的缓降效果。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据
提供的附图引伸获得其它的实施附图。
25.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
26.图1为本发明一些实施例提供的一种空气运输机的控制方法的整体结构图。
27.图2为本发明一些实施例提供的一种空气运输机的控制方法的整体结构图。
28.图3为本发明一些实施例提供的一种空气运输机的控制方法的原理图。
29.图4为本发明一些实施例提供的一种空气运输机的控制方法的原理图。
30.图中：1、管道，2、气流调节装置，3、动力装置，4、传动装置，5、保护罩，6、投物口开合装置，7、连接装置，8、下部开合及驱动装置，9、控制器，10、风速及风量测量仪，11、底盖开合及驱动装置，12、引导与锁扣装置，13、可拆卸半筒，14、滑出槽，15、物料出口，16、末端缓冲器，17、整流机构，18、空气压缩机，19、自适应透气管，20、自适应透气装置。
具体实施方式
31.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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做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。
32.如图1至图4所示，本发明第一方面实施例中的一种空气运输机的控制方法，包括管道1和气流调节装置2，管道1的上下两端及中部各层设置有开口，管道1的各层设置有气流调节装置2，气流调节装置2用于使管道1内全部区域或者局部区域能够形成与外部空气有阻隔的状态，管道1中通过压力差运送物件。
33.在上述实施例中，需要说明的是，本实施例利用系统的局部阻力形成气压差以抵抗物体重力实现物体缓降，利用空气压缩机提供压力差使物体上升；缓降物体可以是有形整体也可以是袋、桶、箱、盘等容器的装纳体，还可以是连接在塞体或伞体上的物体。其中，塞体或伞体是用于形成压力差以抵抗重力的装置；局部阻尼的来源可以是口径较小的进/出风口、缓降物与系统内壁之间的空隙、牵引内容物的塞体或伞体与系统内壁之间的空隙。其中，空隙为零时形成封闭状态。
34.上述实施例达到的技术效果为：通过本发明的一种空气运输机的控制方法，有效的控制了物件在管道中的下行速度，起到了显著的缓降效果。
35.可选的，如图1至图4所示，在一些实施例中，控制管道1内的物件的下行速度包括两种模式：
36.模式一、通过排气控制下行速度：全部或部分关闭下部出风口，将物件从投物口投入，使物件与下部管道1形成封闭或半封闭状态，物件在管内下行过程中达到压力差与重力相协调的状态，调节出风口大小从而调节物件下行速度，当物件下行至底部区域后，关闭上部进风口，使物件与上部管道1形成封闭或半封闭状态，开启底部盖子，物件的继续下行会使下部气压高于上部气压，形成一个压力差，与物件重力达到协调状态，使物件以较低的速度落出；
37.模式二、通过进气控制下行速度：全部或部分关闭上部出风口，将物件从投物口投入，使物件与上部管道1形成封闭或半封闭状态，物件在管内下行过程中达到压力差与重力相协调的状态，调节进风口大小从而调节物件下行速度，直至物件以较低的速度从下部管口落出。
38.可选的，如图1至图4所示，在一些实施例中，当上部管道1超过预设长度时，设置下部开合及驱动装置8，当物件下行至下部开合及驱动装置8以下位置后，关闭下部开合及驱动装置8，物件上侧空间变小，下行时对上侧造成抽真空的效果，增加物件上下两侧的压力差，保证物件的出管速度能够通过调节进风口及出风口的风速得到控制，避免底盖打开后物件加速下行。
39.在上述可选的实施例中，需要说明的是，内部物件与管的内壁之间的空隙面积较小，其与管的内截面积之比为0％至35％，使空隙有较显著的局部风阻值，以维持物件上侧与下侧的压力差，使物件下行速度可以通过调节出风口及进风口的风速得到控制，考虑空气具有可压缩性，在上部管长过长时，设置下部开合及驱动装置8，降低管内空气密度的变化对物件出管速度的影响。
40.上述可选的实施例的有益效果为：。
41.可选的，如图1至图4所示，在一些实施例中，气流调节装置2包括动力装置3、传动装置4和气孔调节装置，在管道1的管壁上开设小孔，外接气流调节装置2。
42.在上述可选的实施例中，需要说明的是，各层物件投放开口周边设置加强部件，使管壁受拉/压应力时，开口处具有足够的强度和刚度，采用安全锁防止随意投放和意外投放引起高坠。
43.上述可选的实施例的有益效果为：通过气流调节装置2的上述设置，既可以透气又可以防止卡住管内物件。
44.可选的，如图1至图4所示，在一些实施例中，采用风速及风量测量仪10测量进风口及出风口的风速和风量，根据物件投入时管内体积与当前管内剩余体积的差值以及管内压力状态，反算物件当前位置；根据当前位置、空隙率和出风口风速，确定下行速度，距离出口第一距离时采用第一速度，距离出口第二距离时采用第二速度，其中，第一距离大于第二距离，第一速度大于第二速度，也就是，第一速度指的是较高的速度，第二速度指的是较低的速度。
45.在上述可选的实施例中，需要说明的是，采用传感器测量出风口的风速和风量，从而反算出物件的下行速度，据此调节出风口的大小，从而控制物件下行速度。
46.可选的，如图1至图4所示，在一些实施例中，还包括控制器9，控制器9用于完成数据收集、处理、分析、反算以及发出控制指令的智能控制。
47.可选的，如图1至图4所示，在一些实施例中，测量管道1内的压力反算物件下行速度或者直接测量物件下行速度，控制物件的加速度以及控制物件的下行速度。
48.上述可选的实施例的有益效果为：通过测量管内压力，控制管内物件总量，防止积压爆管或者负压溃管；通过控制物件加速度，防止冲压爆管和冲击负压溃管；通过控制下行速度，防止摩擦破坏、生热与自燃。
49.可选的，如图1至图4所示，在一些实施例中，本技术的三个阶段分别为：加速阶段、减速阶段以及低速停泊阶段。
50.可选的，如图1至图4所示，在一些实施例中，管道可以有斜的、螺旋的甚至局部水平的。
51.可选的，如图1至图4所示，在一些实施例中，将尺寸适合的袋装物件直接放入管中输送到下端，也可以先放入一个尺寸合适的物件作为塞子然后在其上部放置其他物件一道输送到下端。
52.可选的，如图1至图4所示，在一些实施例中，还包括可拆卸半筒13，管道1的下部设置有可拆卸半筒13，拆掉可拆卸半筒13用于长度大于预设值的物件的取出。
53.上述可选的实施例的有益效果为：拆掉可拆卸半筒13后，尺寸较长的物件也能顺利从管中脱出，防止物件在出口处卡住。
54.可选的，如图1至图4所示，在一些实施例中，还包括空气压缩机18，空气压缩机18安装在管道1的下部，空气压缩机18用于向上逆向运送物件，如下行载物袋子、托盘等容器即其他物件与物料。
55.可选的，如图1至图4所示，在一些实施例中，还包括末端缓冲器16，管道1的末端的物料出口15一侧设置有末端缓冲器16，末端缓冲器16用于对超速物件进行缓冲，防止高速飞出。
56.可选的，如图1至图4所示，在一些实施例中，底部可采用弧形导槽，具有一定缓冲作用的同时还能直接将物件导运到预定位置，也可采用缓冲材料，避免少数散落物件落地时的冲击。
57.可选的，如图1至图4所示，在一些实施例中，可采用自适应透气装置20，自动控制物件下行速度，采用弹簧等机械部件的方案：通风速度越大，弹簧伸长越长，通风口会变得越小，速度变得越慢。采用电子控制的方案：根据风速调节通风口大小。
58.可选的，如图1至图4所示，在一些实施例中，现场将多个载人箱体通过键槽等形式快速拼装连接，互通气压，集体下行，从而解决下部积累压的问题，下行至底部可快速拔出销键，逐级取出载人箱,两节箱体之间连接机构可弯折，可以实现90夹角，便于底部顺利出管。拆除下部可拆卸半筒，使载人箱能顺利出管。同时，安全通道时，可采用手动控制模式，不采用电控模式，避免电路对通道的影响。
59.可选的，如图1至图4所示，在一些实施例中，也可不使用任何电气控制，全部或不封封闭进/出风口，将物件投入管中，利用压力差让其自然达到下行时的协调状态，起到缓降的作用。
60.可选的，如图1至图4所示，如图1和2所示，装置具体包括以下结构：管道1、气流调节装置2、动力装置3、传动装置4、保护罩5、投物口开合装置6、连接装置7、下部开合及驱动装置8、控制器9、风速及风量测量仪10、底盖开合及驱动装置11、引导与锁扣装置12、可拆卸半筒13、滑出槽14、物料出口15、末端缓冲器16、整流机构17、空气压缩机18、自适应透气管19、自适应透气装置20；上述部件的连接关系可参见图1及图2。
61.具体试验方法如下：垂直固定高度为1.5m，内径为46mm，只有顶部开口的透明管，将一定直径的物件从顶部释放使其下降，记录从顶部到底部的下降时间，计算相应的速度。
62.物件一 管内直径mm46物件外直径mm35.6
空隙比％40.1下落高度m1.5
63.经过测试得到以下数据。
[0064][0065]
注：管内实测t1即物件在管内下降时，实际测得的下落时间。
[0066]
数据分析：从测试数据可以看出，管内实测下降速度中值为1.76m/s，管外实测下降速度中值为2.46m/s，管内速度为管外速度的71.54％，管的缓降作用约为28.5％，缓降效果变得不够显著。同时，测试现场发现管内物件下落时还存在一定加速现象，据此可以推断当管长大于1.5m时，管内实测速度会更大，进一步使管内的缓降效果显得更差，以至于在数十米甚至数百米高度下降的物件到达底部时可能因速度过高而产生巨大冲击。
[0067]
同类测试：重复上述测试方法，得到其余物件实测中值如下表所示。从表中可以看出，物件二和物件三的空隙率为24.38％，下降时间是管外的2倍以上，缓降效果比较明显。物件四为物件三加大自重的状态，其管内下降时间为1.01s，为管外时间0.61s的1.66倍，缓降效果依然不容忽视。当物件五空隙率为10.13％时，就算物件自重比较大，其下降时间达到1.85s，是管外0.61s的3倍多，缓降效果十分显著。而且测试现场发现，物件五下落过程中达到了匀速的状态。
[0068]
这意味着无论物件五从多高下降，到底部的速度都能控制在一个较低的数值。
[0069][0070]
综合以上信息，通过推测可以认为管内下降物件与管的内径之间的空隙率在40％以内时，管对物件具有可测量的缓降效果，尤其空隙率在25％以内时，缓降效果显著。当空
隙率达到10％时，缓降效果十分显著，可以使管内物件获得较低的末端速度。可以通过控制空隙率的方法实现控制物件下降速度的目的。
[0071]
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
[0072]
本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。