CN101448552A - 助爬装置 - Google Patents

Abstract

一种助爬装置，其具有连接组件、轭、平衡重以及稳定器，该连接组件设置在待攀爬结构上的预定位置，该轭可附接至人身上，该平衡重通过穿过滑轮系统的缆索连接至轭，该稳定器用于稳定平衡重以防止平衡重旋转。通过使用稳定器，平衡重在上升或下降的过程中保持稳定，并且平衡重的载荷也得到了控制。

Description

助爬装置

技术领域

本发明通常涉及一种用于在攀爬高的结构或塔时辅助使用者的设备。

背景技术

相关的助爬装置包含有滑轮系统、可附接至攀爬者的束带的轭以及平衡重。平衡重用于在攀爬诸如风车或风力涡轮机的高结构上的梯子时平衡使用者的重量。由于配备有平衡重，使用者在长时间的攀爬过程中仅需要施加较少的能量。

相关助爬装置的轭通常附接至使用者的肩部，平衡重用单根导引缆索附接至滑轮系统。平衡重和导引缆索位于使用者的后方或者使用者的侧方，使得使用者大体上位于梯子和平衡重之间。在相关的系统中，平衡重需要延伸越过梯子的中心线，有时需要与梯子成一定角度或者位于梯子的侧方。这种类型的定位方式会给塔或攀爬结构的顶部施加大量不需要的横向载荷，并且如果施加了张力则可能导致梯子损坏。

此外，由于平衡重通过单根导引缆索附接，在升降和下降过程中平衡重的运动会使平衡重产生频率/计数频率(counter frequency)，从而使得平衡重发生扭转。这种状况导致产生对使用者不安全的情况，并可能导致使用者的重量分配中断。随着攀爬结构变得越来越高，由于塔非常容易受到谐波故障(harmonic failure)的损害，因此平衡重扭转的风险增大。

在相关的助爬装置中，没有使轭回复到上部或下部位置的装置。因此，如果某人爬上或爬下塔，则轭必须停留在该位置，直到某人亲自将轭移动到另一个水平面或平台。除了由使用者亲自移动以外，不能移动轭的现状限制了仅有一个人时对相关系统的使用。

发明内容

鉴于上文所述的内容，本发明的目的在于至少解决上述问题。因此，本发明的示例性特征是提供一种助爬装置，该助爬装置改善了对平衡重的控制，从而增强了使用者的安全。在一个用于说明目的的非限制性实施例中，提供了一种助爬装置。该助爬装置具有设置在待攀爬结构上的预定位置处的连接组件、可附接至人身上的轭、通过穿过滑轮系统的缆索连接至轭的平衡重以及用于稳定平衡重以防止平衡重旋转的稳定器。

通过使用本发明的装置，平衡重得以在升降和下降过程中保持稳定，并且平衡重的载荷也得到了控制。这些特征增强了使用者的安全。

附图说明

通过结合附图详细描述本发明的实施例，本发明的用于说明目的的非限制性实施例的各个方面将变得更明了，附图中：

图1示出了梯子组件的轭和平衡重；

图2示出了用于平衡重缆索的张紧装置和用于轭的回复组件；

图3示出了用于梯子组件的平台的平衡重通道；以及

图4示出了位于梯子组件的顶部的、用于轭和平衡重的连接组件。

具体实施方式

对本发明的用于说明目的的非限制性实施例的下列描述公开了具体构造和组件。然而，这些实施例仅仅是本发明的示例，因此，下文所述的具体特征仅用于更容易地描述这些实施例，并且旨在使得能够全面地理解本发明。因此，本领域技术人员容易认识到，本发明并非限于下文所述的具体实施例。此外，出于清楚简明的目的，对本领域技术人员公知的本发明的各种构造和组件的描述予以省略。

图1示出了根据本发明的用于说明目的的非限制性实施例的助爬装置。该图是从梯子60附接到其上的结构或塔的平台5上获取的。如图所示，连接组件170设置在该结构上的预定位置处。连接组件170包括滑轮系统175。图1中的滑轮系统175仅为了说明目的而设置。任何合适类型的滑轮系统均可采用。该助爬装置还设置有轭组件10、平衡重70和稳定器(示出为导引缆索90)。轭组件10通过穿过连接组件170的滑轮系统175的中央缆索40连接至平衡重70。稳定器(示出为导引缆索90)用于稳定平衡重70以减少或防止平衡重70的扭转。当轭组件10附接至使用者时，由于平衡重70的平衡作用，减少了由使用者施加的能量。

轭组件10可以为任意类型的适于攀爬的轭，图1所示的轭组件10包括能够连接至待攀爬的塔或结构或者连接至梯子60本身的安全缆索15。轭紧固件20设置成附接至使用者穿着的合适的束带或装置，使得轭紧固件20附接至使用者的臀部区域，并且能够以身体束带的型式来应用。通过将轭紧固件20附接到使用者的臀部区域，得以给使用者提供更好的平衡并能够保持他们的头部区域远离梯子60，使得使用者在攀爬过程中能够向后倾斜。轭紧固件20可以是任何常规型式的夹具或紧固件，而不限于图中所示的紧固件。此外，轭紧固件20也不限于被附接至使用者的臀部区域。例如，它们也能附接至胸部区域或肩部区域。

图1还示出了回复缆索50，该回复缆索使轭组件10在空载时能够通过轭回复组件110(如图2所示)沿着梯子60的长度上升和下降。此外，轭停驻装置30设置在梯子60上，如果需要的话其用以限制轭组件10的运动。轭停驻装置30可以是任意类型的常规钩子或紧固装置，并且轭停驻装置30的位置也不限于设置在梯子60上。例如，轭停驻装置30能够替代性地位于梯子60附接至其上的实体塔上。

平衡重70设置在梯子60的与轭组件10相对的一侧。平衡重70用于平衡使用者的重量，以减少在攀爬梯子60的过程中施加的能量。在诸如风车或风力涡轮机之类的高结构上进行的维护或维修工作需要使用者反反复复、上上下下地攀爬一系列的梯子。降低使用者的疲劳度和增强安全性是需要关注的首要问题。如上所述，平衡重70设置在梯子60的同轭组件10相反的一侧(即平衡重70设置在梯子60的背面)。因此，轭组件10不会同平衡重70缠在一起。此外，梯子背面也没有设置干扰平衡重70和其相关缆索等的其他结构。由于平衡重70和轭组件10的这种位置设置，使用者和平衡重70之间的载荷会以更平衡的方式集中起来并且被控制为环绕梯子60分布。

图1中的稳定器由至少两根导引缆索90构成，以帮助沿着梯子60的长度向上或向下引导平衡重70。平衡重的每侧设置一根导引缆索90，因此形成一对导引缆索90，平衡重可沿着所述一对导引缆索滑动，如图1所示。在最高端处，导引缆索90能够附接至连接组件170。在最低端处，导引缆索能够连接至地面或张紧装置130(下文中将进一步详细论述)。由于设置有两根导引缆索90，平衡重70在运动过程中大体保持居中且稳定，并且避免了平衡重70的扭转。虽然图1示出的稳定器为两条导引缆索90，但是也可以采用其他类型的用于稳定平衡重70运动的装置(例如，附接至梯子60的轨道)。图1还示出了将导引缆索90固定到平台5的缆索紧固件100。可采用任何类型适合的紧固件。

平衡重70设置有基础重量，并能够具有附加的调节重量以允许使用者将平衡度设置为优选的状态。轭组件10也能够具有可拆卸的重量，以平衡用于低于平均体重的使用者的平衡重70。

如上所述，平衡重70经由中央缆索40连接至轭组件10。因此，当使用者向上攀爬梯子60时，使用者一侧的中央缆索40的长度减小，同时平衡重70一侧的中央缆索40的长度增大。因而，梯子60的平衡重70一侧的载荷相应地增大。如果结构或塔达到大于55米的高度，则使用者-尤其是低于平均体重的使用者必须消耗较大力量以便开始下降。据此，可设置重量稳定器以确保梯子60上的用于上升和下降的起始重量大致相同。重量稳定器可包括一端附接至连接组件170而另一端附接至平衡重70的弹性膜，使得弹性膜沿着连接组件170和平衡重70之间的中央缆索40延伸。弹性膜随着平衡重70沿梯子下降而变长并且伸展。由于其具有的弹性，弹性膜会帮助承担由平衡重70和中央缆索40提供的部分载荷，从而使重量变得稳定。这将相应地让使用者能够容易地爬下梯子60，即使塔或结构高过55米。

平衡重70可设置有防止在平衡重70的下降过程中出现失控情况的动力制动系统75。制动系统75设置在平衡重70的内部，如图1中以虚线所示。如果平衡重70沿着导引缆索90运动过快，则制动器75会启动并阻止平衡重70的运动。动力制动系统75提供坠落保护并能防止过快地爬上梯子60。这种制动系统作为失控安全锁定系统在本领域是公知的。由于这种系统是本领域公知的，在此将不作具体描述。

如图1所示，本发明的助爬装置不需要使用倾斜缆索。导引缆索90保持为至少大体上平行于梯子60和待攀爬的结构，使得导引缆索90以大体竖直的方式排列。因此，在该结构上产生的任何载荷都是竖直方向的，而不是横向的。横向载荷的减少相应地减少了系统的谐波载荷故障。

还可以设置传感器系统，用于记录和传送轭组件10的运动情况。远程控制站或设备(未图示)可将这些信息用于各种目的，包括记录用于维修验证的人员移动和监测包括指示坠落的紧急情况在内的安全活动。

由传感器系统提供的信息还可包括轭组件10处于使用状态的持续时间。该持续时间包括轭组件10离开位于梯子60的顶部或底部处的停放位置的时间到轭组件10返回位于梯子60的顶部或底部处的停放位置的时间。可以监测使用者的速度，以及轭回复组件110的马达使用了多久(即移动的是空载的轭组件10还是含有装备的轭组件10)。此外，传感器系统可具有通过验证来控制哪个使用者被允许使用该助爬装置的能力。验证方法可包括，但不限于，RFID(射频识别)被动或主动标签，使用PIN(密码)号，指纹识别，视网膜扫描，声音识别等。

传感器系统可以由本领域公知的用于记录和传送位置信息和数据的标准传感器形成。这种传感器可以沿着梯子60的长度以间隔方式设置。此外，微型芯片或其他用于记录和传送数据的常规装置例如可设置在塔或结构的基部。微型芯片配置为与传感器进行通信。传感器和/或微型芯片提供的数据将以无线方式传送给远程便捷装置或者设备。常规的通讯系统可以用于记录和传送数据(例如，蓝牙技术和SCADA(数据采集与监视控制)系统)。传感器的非限制性示例包括：用于测量高度的高度计，用于测量加速度(对这个数值积分会得到速度，对速度积分会得到位置)的加速度计，以及位于槽轮或滑轮上用于测量旋转并根据槽轮或滑轮的圆周得出距离的旋转计数器。微型芯片的非限制性示例包括：PIC微型控制器、Atmel AVR(单片机)，BASIC Stamp(嵌入式微控制器)、Gumstix Waysmall等。

图2示出了有关设置在该助爬装置的基准面120处的特征的、用于说明目的的非限制性实施例。例如，图中设置有马达驱动的轭回复组件110。马达驱动的轭回复组件110用于在使用者已从轭组件10分离之后通过回复缆索50使轭组件10回复至梯子60的顶部或底部，或者用于沿着梯子60向上或向下提升工具和零件。马达驱动的轭回复组件110使得能够通过远程控制站对轭组件10进行定位。由于轭组件10无须使用者的辅助就可以运动，因此多个使用者可以根据他们需要的高度来利用该系统上升或下降。例如，一旦一个使用者到达了期望的平台，轭组件10便能够沿着梯子60的长度上升或者下降，从而重新运载另一个使用者和/或工具。

此外，图中还设置有张紧装置130。该张紧装置130在一端处连接至基准面120，在另一端处连接至平衡重70的导引缆索90。张紧装置130给系统提供张紧平衡，并确保导引缆索90的足量间距。这种设置减少了导引缆索90的劳损。

图3示出了沿着梯子60附接到其上的结构或塔设置的另一个平台160的用于说明目的的非限制性实施例。如图所示，平台160可设置有平衡重通道150。由于设置了平衡重通道150和保持平衡重70稳定且居中的导引缆索90，平衡重70得以容易且无中断地穿过平台160。平衡重通道150为自平台160凸起的中空的管状构件。平衡重通道150自顶部外围部分向其基部逐渐变细从而呈锥形，使得其基部小于顶部。在下降过程中，当平衡重70和导引缆索90变得轻微偏离中央位置时，平衡重通道150的锥形形状可以帮助引导平衡重70穿过平台160。如图3所示，平衡重通道150具有椭圆形截面形状。然而，任何合适的形状都可采用，只要通道从顶部到其基部逐渐减小就可以了。平衡重通道150可以设置在被攀爬的结构的每个平台处。

在一种替代性实施例中，平衡重通道150装配有在诸如停电的紧急情况下使用的照明装置。当照亮时，平衡重通道150的照明装置会用作应急照明装置来引导使用者安全地爬上或爬下梯子60，或者爬至最近的平台。只要该照明装置不会妨碍平衡重70通过平衡重通道150，则任何类型的常规应急照明装置都可采用。

图4示出了梯子60附接到其上的结构或塔的顶部平台190的、用于说明目的的非限制性实施例。如图所示，轭组件10和平衡重70经由连接组件170被沿着梯子60向上或向下旋转。图4中的连接单元170示出为C型框架系统，然而，该连接组件可以由包括滑轮系统的任何其他常规组件来提供。连接组件170使梯子60周围的载荷集中到中央位置。

图4还示出了位于梯子60的顶部的平衡重停驻装置180，平衡重停驻装置180用于在平衡重不使用的时候稳定地保持平衡重70。平衡重停驻装置180示出为具有位于中央位置的、供平衡重70穿过之用的开口的矩形构件。该中央开口的内周可设置有橡胶或其他适合的材料，以帮助保持平衡重70。平衡重停驻装置180不限于图4所示的结构，其还可以是能够至少部分保持平衡重70的任何合适的装置。例如，平衡重停驻装置180可以是具有与平衡重70的形状大体一致的橡胶部分的任何合适的形状。

与平衡重停驻装置180相似的附加装置可以沿着梯子60设置在各个位置，从而用作导引装置并保持对导引缆索90和平衡重70的控制。除了沿着中央开口的内周设置的橡胶部分的厚度被减小以便不会妨碍平衡重70从其中穿过的运动之外，这种导引装置的其他方面与平衡重停驻装置180是相似的。由于所述导引装置在外形上同平衡重停驻装置180相似，因此在附图中没有对导引装置重复示出。

在上述非限制性实施例中，诸如平衡重70、平衡重停驻装置180和平衡重通道150的某些特征可以由本领域公知的模制加强型塑料和合成材料形成，并且平衡重70可以模制成中空的。通过采用模制加强型塑料和合成材料来形成这些零件，而不是采用金属，制造、清点、组装、运输及搬运、安装和维护的成本都得到了降低。

对非限制性实施例的前述说明用于使本领域技术人员能够制造和使用本发明。此外，对于本领域技术人员来说，对这些实施例的各种改型都是显而易见的，在此限定的具体示例和总体构思可应用于其他实施例中，而不需要付出创造性劳动。例如，虽然本文中结合风车和风力涡轮机对该助爬装置进行论述，但是本发明的特征也可应用于需要使用者上升或下降的较大高度的任何类型的结构，诸如手机发射塔、无线电发射塔、电梯、垂直矿井提升机、塔式起重机和架空索道。因此，本发明并非仅限于本文中描述的实施例，而是涵盖由权利要求记载的内容及其等效替换限定的最宽泛的范围。

Claims (24)

1.一种用于攀爬高的结构的助爬装置，包括：

连接组件，其设置在该结构上的预定位置并且包括滑轮系统；

轭，其能够附接至人身上；

平衡重，其通过穿过所述滑轮系统的中央缆索连接至所述轭；和

稳定器，其用于稳定所述平衡重以防止所述平衡重旋转。

2.如权利要求1所述的助爬装置，其中，所述稳定器包括至少两根导引缆索，所述平衡重能够沿着所述至少两根导引缆索滑动。

3.如权利要求1所述的助爬装置，其中，所述连接组件的至少一部分连接至梯子的顶部。

4.如权利要求3所述的助爬装置，还包括马达驱动的轭回复组件，该轭回复组件用于沿着所述梯子向上或向下输送所述轭。

5.如权利要求3所述的助爬装置，其中，所述梯子位于所述轭和所述平衡重之间，使得所述平衡重沿着所述梯子的后侧居中并且所述轭沿着所述梯子的前侧居中。

6.如权利要求3所述的助爬装置，其中，所述轭能够附接至使用者。

7.如权利要求6所述的助爬装置，其中，所述轭包括附接至使用者的轭紧固件和安全缆索。

8.如权利要求7所述的助爬装置，其中，所述轭紧固件附接至使用者的臀部区域。

9.如权利要求6所述的助爬装置，其中，所述轭设置有至少一个可拆卸的重物。

10.如权利要求6所述的助爬装置，还包括用于在设定位置锁定所述轭的轭停驻装置。

11.如权利要求10所述的助爬装置，其中，所述轭停驻装置设置在所述梯子上。

12.如权利要求1所述的助爬装置，其中，所述平衡重由模制塑料形成。

13.如权利要求2所述的助爬装置，还包括张紧装置，其中，所述至少两根导引缆索中的每根的至少一部分附接至所述张紧装置。

14.如权利要求1所述的助爬装置，其中，所述平衡重的总重量是可调节的。

15.如权利要求3所述的助爬装置，其中，所述梯子附接至具有至少一个平台的结构，并且所述平台上设置有锥形通道，以便使所述至少两根导引缆索和所述平衡重能够从中穿过。

16.如权利要求1所述的助爬装置，还包括将所述平衡重保持在静止位置的平衡重停驻装置。

17.如权利要求1所述的助爬装置，还包括一端附接至所述连接组件而另一端附接至所述平衡重的弹性膜。

18.如权利要求2所述的助爬装置，其中，所述平衡重设置有制动器。

19.如权利要求18所述的助爬装置，其中，所述制动器位于所述平衡重内，使得所述平衡重能够沿着所述至少两根导引缆索停止在任意点处。

20.如权利要求2所述的助爬装置，其中，所述至少两根导引缆索相对于基准面沿大体竖直的方向定位。

21.如权利要求3所述的助爬装置，还包括用于检测所述轭的运动的传感器组件，该传感器组件具有沿着所述梯子的长度安装在各个位置的多个传感器和与所述多个传感器进行通讯的微型芯片。

22.如权利要求15所述的助爬装置，其中，所述锥形通道由模制塑料形成，而且所述锥形通道是自所述平台凸起并且自顶部外围部分向基部逐渐变细的中空的管状构件。

23.如权利要求15所述的助爬装置，其中，所述锥形通道设置有照明装置。

24.如权利要求16所述的助爬装置，其中，所述平衡重停驻装置由模制塑料形成，并且所述平衡重停驻装置的内周衬有橡胶以保持所述平衡重。

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