CN101267862A - 能量吸收器 - Google Patents

Abstract

一种能量吸收器，用于连接到建筑物的安全索上，包括一细长滑动部件(3)和设置在靠近细长滑动部件的摩擦片(5，7)。通过偏压装置(9，11)以在摩擦片和细长滑动部件间产生摩擦力，而将摩擦片挤靠在细长滑动部件的一个表面上。

Description

能量吸收器

本发明涉及一种能量吸收器，例如应用于一个安全索上，所述安全索连接在例如高压输电铁塔的建筑物上并且与防坠落装置一起使用。然而，可以注意到，该能量吸收器能够在垂直的、水平的或倾斜的结构中使用并在许多建筑物上应用。

为了确保攀爬建筑物、例如高压输电铁塔的人(使用者)的安全，使用了一种安全系统，其中使用者利用沿着安全索可移动的防坠落装置与安全索连接。通过一个结构锚定件(anchor)将安全索连接在建筑物顶部的区域中。

在坠落的情况下，防坠落装置可锁定在安全索上，由此防止使用者的坠落。

但是，在坠落的情况下，较高的载荷施加在该结构上并通过安全索与建筑物的连接而施加到坠落者上。在结构锚定件处的载荷明显地大于施加在使用者上的载荷，特别是在多个使用者坠落的情况下。

能量吸收器是已知的，其中在坠落的情况下，通过一个模具(die)牵拉金属的杆或类似物以便通过金属的变形吸收能量，从而使施加在使用者和建筑物上的载荷最小。

这种能量吸收器足以吸收由一个使用者的坠落产生的能量。但是，此已知的能量吸收器不足以在多个使用者同时坠落的情况下以可靠的和可预见的方式使施加在建筑物上的载荷最小。

对于与安全索一起使用的能量吸收器而言存在一种需求，即在一个或多个使用者从建筑物上坠落的情况下使施加在建筑物上的载荷最小，同时提供可靠的和可预期的能量吸收。

因此，本发明的目的是提供一种能量吸收器，其能够克服或减少这些问题。

根据本发明，提供了一种能量吸收器，用于连接到建筑物的安全索，该能量吸收器包括一细长滑动部件和设置在靠近细长滑动部件的摩擦片，其中通过一个偏压装置以在摩擦片和细长滑动部件间产生摩擦力，而将摩擦片挤靠在细长滑动部件的一个表面上。

摩擦片由磷青铜制成。

提供一个保持件，以将摩擦片保持在靠近细长滑动部件的位置上。

该保持件可适用于连接能量吸收器的其它部件与固定支架，以与建筑物连接。可选择地，能量吸收器可直接连接在建筑物上。

适用于使电化学作用最小的隔离材料可设置在保持件和能量吸收器的其它部件之间。隔离材料可以使塑料材料，例如耐磨的塑料材料。

保持装置，例如一个台肩，可设置在摩擦片上并且适用于将摩擦片保持在保持装置内。该保持件可设有一个成形为可接收摩擦片的保持装置的孔。

偏压装置可以是弹簧的形式，例如卷簧。

该偏压装置可以是一对同轴排列的弹簧，其中第二弹簧与第一弹簧同轴地排列。

偏压装置可固定在摩擦片和端板之间。提供了一个调节装置来调节摩擦片和端板之间的间距，以将偏压装置压缩至预定的长度和/或扭矩。

提供了至少一时摩擦片，其中摩擦片通过偏压装置推动而挤靠在细长滑动部件的相对表面上。可提供多个摩擦片对。

利用穿过在细长滑动部件中的细长孔的定位装置，可以将至少一对摩擦片相互固定。细长孔可以是线性的或非线性的。一个导向部件，例如圆柱形导向部件，可贯穿该细长孔而沿着滑动部件引导摩擦片。

在细长滑动部件的一端可设置孔，以便实现安全索与细长滑动部件的连接。

为了更好地理解本发明同时更清晰地表明本发明如何有效实施，下文通过实施例参阅所附的附图，其中：

图1是与固定支架在一起的根据本发明的能量吸收器的第一实施方案的分解透视图；

图2是图1中所示的与固定支架连接的能量吸收器的平面图；

图3是图1中所示的与固定支架连接的能量吸收器的透视图；

图4是与固定支架在一起的根据本发明的能量吸收器的第二实施方案的分解透视图；

图5是图4中所示的与固定支架连接的能量吸收器的平面图；和

图6是图4中所示的与固定支架连接的能量吸收器的透视图。

图1至3表示了在一个建筑物、例如高压输电铁塔上使用的本发明的能量吸收器1的第一实施方案。能量吸收器包括一个细长的板状滑动部件3和摩擦片5、7，通过偏压装置9、11推动该摩擦片挤靠在细长滑动部件3上。

细长滑动部件3，优选由316级不锈钢制成，具有一个细长槽13，例如长度为100mm。细长槽13在细长滑动部件3内，并且沿着细长滑动部件3的纵轴延伸。通孔15设置在靠近细长滑动部件3的一端，在图中位于最下端，以提供一个连接细长滑动部件3和安全索(未示出)的装置，例如利用一个U形夹。细长槽13可以是线性的或非线性的。

第一圆形摩擦片5固定挤靠在细长滑动部件3的第一表面17上，第二圆形摩擦片7固定挤靠在细长滑动部件3的第二表面19上，第二表面与第一表面相对。摩擦片5，7优选由磷青铜制成。圆柱销21穿过第一摩擦片5的中心孔，穿过细长滑动部件3中的细长槽13并且穿过第二摩擦片7的中心孔，以将摩擦片5和7固定在一起。

利用第一不锈钢卷簧形式的第一偏压装置9和第二不锈钢卷簧形式的第二偏压装置11，在摩擦片5和7的第一表面(最靠近细长滑动部件3)和细长滑动部件3之间产生摩擦，弹簧9和11位于第一摩擦片5的第二表面27(最远离细长滑动部件3)和圆形端板29之间。第二弹簧的直径小于第一弹簧，并且同轴设置在第一弹簧内。利用一个同轴穿过第二弹簧11的圆柱体31将内部的第二弹簧保持在同轴的位置。

细长的螺栓形式的螺纹定位装置33穿过端板29的中心孔，穿过第二弹簧11内的圆柱体31，穿过销21，并由此向外延伸，所述销21穿过细长滑动部件的细长槽而设置在第一和第二摩擦片之间。结果，所述槽使得细长滑动部件相对于定位装置33及固定在其上的部件滑移。

定位装置33上的头部防止定位装置完全穿过端板29上的孔。紧固装置35，例如紧固螺母，螺纹连接到从第二摩擦片7向外延伸的定位装置的部分上，从而将同轴的弹簧9和11挤压在第一摩擦片5和圆形端板29之间。同轴弹簧的压缩推动摩擦片的第一表面挤靠在细长滑动部件上，并在它们之间产生摩擦，该摩擦阻止了摩擦片5和7与细长滑动部件3之间的移动。

垫圈设置在定位装置的头部与端板29之间以及第二摩擦片7和紧固装置35之间。

靠近细长滑动部件3的每个摩擦片的第一表面具有比相对的第二表面大的直径，以将台肩37围绕摩擦片的圆周设置。。

板状保持件39设置在细长滑动部件3的每一边，以通过摩擦片5和7将能量吸收器连接到固定支架41(如下文所述)上。每个保持件39具有孔43，孔直径与摩擦片的第二表面的直径一致。因此，将每个摩擦片夹持在保持件39的孔43中，然而利用摩擦片四周的台肩37防止摩擦片在远离细长滑动部件3的方向上穿过孔。可选择地，摩擦片能够形成有环形槽以使得弹簧9就位，同时该槽还可以防止摩擦片的横向移动。

每个保持件39具有一对突起部45，与保持件的平面共面，该突起部延伸超出细长滑动部件3的一边。在每一个突起部45中设有一通孔47。在一对突起部上的通孔的位置与穿过另一对突起部的互补通孔相对应，也就是说，在一对突起部上的每一个通孔与另一对突起部上相应的通孔是同轴的。

如图2所示，板状固定支架41，参考上文，是由两个成角度的板形成，所述的板一起形成了一个“M”形的截面，其中排列四个板状的臂51、52、55和57以形成三个隆起59、61和63。每个臂的长度基本上是相等的。与相邻的两个臂间的隆起相对的角度基本上为90度。

支架41的每个组件具有一个连接部件49，该连接部件沿着隆起的长度方向从固定支架41最内侧的两个臂53和55之间形成的隆起61向外延伸。在使用时，连接部件49平行于能量吸收器1的细长滑动部件3的纵轴。

通孔65设置在连接部件49中，孔65设置成与穿过保持件39的突起部45的孔47的位置相一致。

穿过固定支架41的两个最外侧的臂51和57的每一个还设置了一对孔67，以便能够将固定支架41固定在高压输电铁塔(未示出)的一部分的周围。

将能量吸收器1的第一保持件和第二保持件与细长滑动部件的任一侧的一个保持件的固定在一起。固定支架41的连接部件49定位于保持件39之间，同时利用固定装置69、优选为螺栓将其固定在该位置上。固定部件69穿过保持件的突起部45中的孔47和连接部件49中的孔65，并利用紧固装置71、例如紧固螺母进行固定。结果，将能量吸收器1固定在相对于与高压输电铁塔的一部分连接的固定支架41的位置上。

通常对高压输电铁塔进行电镀和喷漆以避免电蚀问题。为了进一步降低腐蚀的危险，利用设置在穿过固定支架41的连接部件49的孔的绝缘刷73，使得能量吸收器1与高压输电铁塔隔绝，以将高压输电铁塔与能量吸收器1之间的电化学反应的可能性降到最低。绝缘刷73由DELRIN或等同的材料制成，所述DELRIN为一种尼龙类的聚合物，耐磨而且耐UV降解。

使用时，固定支架41固定在高压输电铁塔的顶部。将固定支架41最内侧的臂53和55相邻表面挤靠设置在高压输电铁塔的支柱的一部分上。因为不允许在铁塔的支柱上钻固定孔，因而通过使固定装置穿过设置在贯穿固定支架41的各个最外侧的臂51和57的孔，并绕过支柱主体，而将固定支架41固定在相对于铁塔的支柱的适当位置上。也能够使用其它夹紧铁塔的装置或结构。

一旦将固定支架41固定在高压输电铁塔上，通过如上所述的穿过固定支架41的保持件39和连接部件49的固定装置69将能量吸收器1连接到固定支架41上。

通过拧紧紧固装置35而使其螺旋地连接到从第二摩擦片7向外延伸出来的定位装置33的部分上，直到在第摩擦部件的第二表面27与端板29之间达到同轴弹簧9和11的预定压缩来推动摩擦片5和7挤靠在能量吸收器1的细长滑动部件3上。由于弹簧常数是公知的，通过相对于定位装置的螺纹旋转紧固装置直到弹簧达到预定的长度，能够实现预定的压缩。当压缩弹簧9和11以达到预定的长度时，可以使用垫片来控制弹簧9和11的长度。

可选择地，通过相对于定位装置的螺纹旋转紧固装置，直到达到预定的扭矩值，也能够实现预定的压缩，

将安全索与如上文所述的设置在靠近细长滑动部件3一端的通孔15连接。安全索与一个张紧单元(未示出)连接，该张紧单元连接在距离地面较近位置的高压输电铁塔的下部，高压输电铁塔固定在该地面上。张紧单元适合于用预定的张紧力、例如1kN来拉紧安全索。因此，张紧的安全索沿着高压输电铁塔向下延伸，使用者可以将自己系在该安全索上。

在使用者于高压输电铁塔的一定高度上坠落的情况下，通过与张紧的钢丝绳的连接，使用者会随着安全索从一个静止的位置发生偏移而向能量吸收器1细长滑动部件3的最下部区域上施加一个向下的力。细长滑动部件将围绕同轴的弹簧9和11的纵轴转动，从而细长槽13的纵轴与所施加的力的向下方向平行。

由于弹簧9和11预定的压缩以及摩擦片5和7被挤靠在细长滑动部件3上，细长滑动部件3相对于摩擦片的滑移速度会因摩擦力而以预定的方式降低。因此，由使用者坠落产生的能量被转化为克服摩擦片和细长滑动部件3之间的摩擦的能量，从而吸收了能量，该能量另外已转移给高压输电铁塔和使用者。

选择细长滑动部件3中细长槽13的长度和形式以及弹簧预定的压缩，以便当阻止使用者坠落时将力减少至小于6kN。

应当理解的是，利用设置在内部弹簧9每一端上而使弹簧相互排列的较短的定位圆柱体部件，而不是利用上文中所述的中间圆柱体31，使弹簧彼此对准，能够使内部弹簧9设置在外部的弹簧11中。

如果希望在不同的速度下吸收能量，可以使用不同的弹簧。

还应当理解的是，如果更大的质量、例如许多使用者连接到能量吸收器1时，细长滑动部件3中的细长槽13的长度可以大于100mm，或者如果希望在不同的速度下吸收能量，能够使用具有不同弹簧常数的弹簧。

尽管在上文中已经描述了利用穿过固定支架41的连接部件49的保持件39而将能量吸收器1连接到固定支架41上，但是能够将能量吸收器1紧固在固定支架41上或者利用任何其它适宜的固定装置。

图4至6显示了根据本发明的能量吸收器1的第二实施方案，其中设置了两套圆形摩擦片5和7。这两套摩擦片相互靠近沿着细长滑动部件的纵轴排列。

与第一实施方案中的那些相类似的技术特征已给出了一致的参考数字。

挤靠在细长滑动部件的两套摩擦片的排列增加了所能产生的摩擦力和/或提供了其间能产生摩擦力的更大表面积。

正如在图4中看出，对于每套摩擦片而言，在第一摩擦片5和端板29之间设置了唯一的弹簧9。但是应当理解的是，能够使用如图1至3所示的那样的两个弹簧的同轴排列。同轴的弹簧排列的优点是在给定的区域中提供更大的弹簧力。

保持件设置有一对平行于细长滑动部件的纵轴而排列的孔，以容纳两套摩擦片。

图4至6中所示的能量吸收器1安装在高压输电铁塔上，并且按照图1至3所示的能量吸收器的说明那样而使用。

应当理解的是，图4至6所示的能量吸收器1可以包括与图1至3所示的能量吸收器的附加特征。

根据本发明的能量吸收器可设置有壳体，例如耐风雨侵蚀的壳体，以保护能量吸收器的组件免受环境影响。在壳体的下部区域设置有孔以允许安全索连接细长滑动部件3的通孔15而与连接建筑物的下部区域的张紧单元连接。该孔也可以形成所需的尺寸以允许细长滑动部件的最下端在使用者坠落的情况下脱离壳体同时被连接到张紧的安全索上。

Claims (23)

1.一种能量吸收器，其与附接到建筑物的安全缆索一起使用，该能量吸收器包括一细长滑动部件(3)和靠近细长滑动部件设置的摩擦片(5，7)，其特征在于：通过偏压装置(9，11)将摩擦片推动抵靠细长滑动部件的一个表面，以在摩擦片和细长滑动部件之间产生摩擦力。

2.如权利要求1所述的能量吸收器，其特征在于：摩擦片(5，7)由磷青铜制成。

3.如权利要求1或2所述的能量吸收器，其特征在于：设置一保持件(39)以将摩擦片(5，7)保持在靠近细长滑动部件(3)的位置上。

4.如权利要求3所述的能量吸收器，其特征在于：保持件(39)适于连接能量吸收器的其它部件连接到用于附接到建筑物的固定支架。

5.如权利要求3或4所述的能量吸收器，其特征在于：适用于使电化学作用最小的隔离材料(73)设置在保持件(39)和能量吸收器的其它部件之间。

6.如权利要求5所述的能量吸收器，其特征在于：隔离材料(73)为塑料材料。

7.如权利要求6所述的能量吸收器，其特征在于：隔离材料(73)为耐磨的塑料材料。

8.如前述权利要求中任一项所述的能量吸收器，其特征在于：保持装置(37)设置在摩擦片(5，7)上并适用于将摩擦片保持在保持件(39)中。

9.如权利要求8所述的能量吸收器，其特征在于：保持装置(37)包括台肩。

10.如依赖于权利要求3至7中任一项的权利要求8或9所述的能量吸收器，其特征在于：保持件(39)设有配置为接收摩擦片(5，7)的保持装置(37)的孔(43)。

11.如前述权利要求中任一项所述的能量吸收器，其特征在于：偏压装置(9，11)为弹簧的形式。

12.如权利要求11所述的能量吸收器，其特征在于：偏压装置(9，11)为卷簧的形式。

13.如权利要求11或12所述的能量吸收器，其特征在于：偏压装置(9，11)为一对同轴排列的弹簧的形式，第二弹簧(11)同轴地排列在第一弹簧(9)内。

14.如前述权利要求中任一项所述的能量吸收器，其特征在于：偏压装置(9，11)位于摩擦片(5，7)和端板(29)之间。

15.如权利要求14所述的能量吸收器，其特征在于：提供调节装置(35)以调节摩擦片(5，7)和端板(29)之间的间距，以将偏压装置(9，11)压缩至预定的长度和/或扭矩。

16.如前述权利要求中任一项所述的能量吸收器，其特征在于：提供至少一对摩擦片(5，7)，其中通过偏压装置(9，11)将摩擦片推动抵靠细长滑动部件(3)相对的表面。

17.如权利要求16所述的能量吸收器，其特征在于：提供许多对摩擦片(5，7)。

18.如权利要求16或17所述的能量吸收器，其特征在于：利用穿过细长滑动部件(3)中的细长孔(13)的定位装置(21)，将至少一对摩擦片(5，7)彼此固定。

19.如权利要求18所述的能量吸收器，其特征在于：细长孔(13)为线性的。

20.如权利要求18所述的能量吸收器，其特征在于：细长孔(13)为非线性的。

21.如权利要求18、19或20所述的能量吸收器，其特征在于：一导向部件(21)贯穿该细长孔(13)以沿着滑动部件(3)引导摩擦片(5，7)。

22.如权利要求21所述的能量吸收器，其特征在于：导向部件(21)包括一圆柱形部件。

23.如前述权利要求中任一项所述的能量吸收器，其特征在于：在细长滑动部件(3)的一端设置孔(15)以有利于将缆索附接到细长滑动部件。

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