CN101961531A - 可控永磁式涡流逃生装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可控永磁式涡流逃生装置，通过端盖支撑主轴，绳轮与主轴同心，连接柱与绳轮固连，行星轮与连接柱形成转动副；行星轮分别与大太阳轮和中心齿轮啮合，大太阳轮与外壳固连，中心齿轮与主轴同轴固连，周向磁铁盘与主轴同轴固连，其筒壁外表面固定有条形永磁铁，端面磁铁盘左端与端盖螺纹连接，右端盘面上有若干圆柱形永磁铁，钢丝绳一端为自由端，另一端连接人员，钢丝绳绕过绳轮并由预紧轮实现预紧后穿出外壳，并在人体自重以及预紧轮的作用下与绳轮产生足够的摩擦力，带动绳轮旋转。本发明实现了下降过程平稳、安全性及可靠性较高、且可以重复使用等功能，相比传统缓降器的其缓降性能有较大的提高。

Description

可控永磁式涡流逃生装置

技术领域

本发明涉及一种高楼逃生装置，尤其是一种速度可调的能供多人往复使用的缓降逃生装置。

背景技术

由于火灾成因的多样化和复杂化，遇险逃生问题越来越受到人们的重视。救生逃生装置的出现，成功的解决了高楼遇险逃生这一难题。逃生装置具有安全系数大、设置时间短、疏散人员快、结构简单轻等优点，因而被广泛应用于宾馆、学校等高层建筑内发生火灾或其它紧急灾情事故时被困人员的自助救生，是高层建筑和公共场所必备的用于避难和自助救生的安会设施。

国内目前的逃生装置主要是单向使用且是纯机械摩擦式的，这种逃生装置不仅由于只能单向使用，效率很低，而且磨损较为严重，使用性能低，故障率高，摩擦生热使摩擦器件的摩擦系数发生变化更可能给逃生装置带来不可预知的影响，安全性较低，应用也不成熟。

国内现在生产的逃生装置与国外尤其是日本的逃生装置相比，存在较大的差距。以大负荷下连续试验的次数为例，日本现行的逃生装置标准——自治省第31号省令《规定逃生装置技术规格的省令》规定为100次。而国内各厂家采用的标准或技术条件有的定为20次，有的定为10次，有的标准甚至根本不规定试验次数。

发明内容

为了克服现有技术单向使用、故障率高等不足，本发明提供一种可控永磁式涡流逃生装置，可往复使用，速度可调，而且结构紧凑，制造成本低，使用性能非常稳定。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明主要采用了以永磁体为介质的缓降机构来代替传统的机械摩擦式缓降机构，包括外壳、端盖、主轴、绳轮、连接柱、行星轮、大太阳轮、中心齿轮、周向磁铁盘、端面磁铁盘、条形永磁铁、圆柱形永磁铁、预紧轮、制动块、制动手柄、调整手轮和刻度盘。

所述外壳为一空心圆柱体，两端分别固定有左右端盖。主轴通过左右两个端盖进行支撑，并在右端盖处进行轴向定位。绳轮与主轴同心，绳轮内孔转动连于主轴上，并通过轴肩和弹性挡圈进行轴向定位，防止绳轮左右滑动。连接柱的一端与绳轮固连，将连接柱作为行星架，行星轮与连接柱形成转动副。行星轮外侧与大太阳轮啮合，内侧与中心齿轮啮合，且两行星轮对称布置。大太阳轮与外壳固连，作为固定机架。绳轮转动通过行星轮和大太阳轮传动到中心齿轮，中心齿轮与主轴同轴固连，从而带动主轴转动。周向磁铁盘为左端开口的筒形件，为铁磁质材料制成。在周向磁铁盘筒壁外表面均匀开有若干槽，槽内固定有条形永磁铁，相邻的条形永磁铁的N、S级方向相反。周向磁铁盘与主轴同轴固连，使之同步转动。条形永磁铁外表面与外壳内孔必须有1～3mm的间隙。端面磁铁盘右端为中心开孔的铁磁质材料的圆盘件，左端在中心开孔周边处为开有外螺纹的管件且与左端盖中心孔形成螺纹连接。该螺纹连接在工作过程中由于压力产生的摩擦力的作用是不会对壳体相对旋转的，仅在非工作状态下手动可调。端面磁铁盘的右端盘面上有若干个周向均匀固连的圆柱形永磁铁，圆柱形永磁铁也是N、S级反向间隔布置的。在右端盖上对称固定有若干销轴，销轴上装有预紧轮并形成转动副。钢丝绳一端为自由端，另一端通过安全带连接人员，钢丝绳的长度即为高楼逃生所需高度。钢丝绳绕过绳轮，并由预紧轮实现预紧后穿出外壳，并在人体自重以及预紧轮的作用下与绳轮产生足够的摩擦力，带动绳轮旋转，钢丝绳和绳轮同步运动。梯形制动块通过长条形孔与绳轮最下方的销轴铰接，梯形制动块可以绕销轴转动和上下滑动。制动手柄一端顶到梯形制动块，另一端连接出外壳之外。通过调节制动手柄，制动块将钢丝绳压紧到预紧轮上，阻止钢丝绳继续运动，即可实现制动或空中悬停。调整手轮与端面磁体盘的左端连接，在左端盖上有刻度盘，根据具体体重情况可将手轮调节到相应位置。速度调整时，旋转调整手轮，端面磁铁盘便相对左端盖左右移动，这样圆柱形永磁体距离周向磁铁盘的左端面的距离发生变化。当其距离较大时，引起磁场变化较弱，涡流损耗较小，下降速度较大，反之则下降速度较小。

左端盖和右端盖的上侧都加工有对称的悬挂孔，用于逃生装置的固定。此外，左右端盖上均匀分布有若干个的圆孔(圆孔直径为端盖的1/4～1/3)，一方面是为了减重，另一方面是为了保证空气流通便于散热，同时也便于通过孔对壳体内部的零件进行观察、必要时还可进行零件的安装。

绳轮在周向上开有V型槽，绳子嵌入V型槽。

为了实现增速，本发明的行星架(即绳轮)对中心齿轮(即主轴)的传动比至少为0.25，即增速比例最小为4∶1，由此即可分别计算出大太阳轮、行星轮及中心齿轮的齿数。

周向磁体盘、端面磁铁盘和外壳的材料要求相对磁导率高(＞500)、电导率低(＜0.6×10⁸S/m)的铁磁质材料制成，一般选择合金钢和硅钢，比如合金钢12CrMoV。

本发明的工作过程为：绳子的一端通过安全带固定的人体上，在下降时，在人体的重力作用下拉动绳子移动。在预紧装置的作用下，绳子带动绳轮旋转，通过行星轮系加速并带动主轴和周向磁铁盘一同旋转，由于N、S级间隔反向布置，在旋转的过程中便会产生变化的磁场，形成涡流，涡流在磁场作用下形成反向作用力，产生制动力矩，阻止旋转速度的进一步增加。当制动力矩做功等于重力势能的减少的时候，下降速度便不再增加。人体的重力势能通过涡电流在金属中转化为热能，进而散失到空气中。

本发明的有益效果是：本发明的绳子两头均设置有安全带，在实施例1固定使用时，装置不随人一起下降(实施例2并不是这样的。)，其直接通过挂钩定位在建筑物上，第一个使用者首先通过一端的安全带通过钢丝绳带动装置使人下降到地面，钢丝绳另一端自然上升到逃生装置处，所以第二个使用者无需收回钢丝绳，可直接利用另一端的安全带，使装置反转即可重新使用，同时钢丝绳的前一端又回到初始位置，以此类推，即可实现逃生装置的往复多人使用，极大提高了使用效率。

本发明采用上述技术，以永磁体为介质来代替传统的机械摩擦式缓降机构，克服了传统缓降装置的机械摩擦严重、使用性能不稳定、不可往复使用、速度不可调等缺点，实现了下降过程平稳、安全性及可靠性较高、且可以重复使用等功能，相比传统缓降器的其缓降性能有较大的提高。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是制动机构的局部放大示意图；

图4是图1的B-B剖视图(周向磁铁盘加条形永磁体的零件图)；

图5是固定使用方式示意图；

图6是随动使用方式示意图。

其中：1.右端盖，2.绳轮，3.中心齿轮，4.主轴，5.连接柱，6.压紧轮，7.钢丝绳，8.行星轮，9.周向磁铁盘，10.端面磁铁盘，11.调节手轮，12.圆柱形永磁铁，13.左端盖，14.条形永磁铁，15.大太阳轮，16.外壳，17.制动块，18.制动手柄，19.安全带。

具体实施方式

本实施例是一种速度可调的永磁式涡流缓降逃生装置，包括行星轮增速机构、减速缓降机构、绳端预紧和制动机构以及速度调节机构：分别实现提高主轴的转速；损耗下降的重力势能来保证安全的下降速度；对钢丝绳自由端进行预紧，避免其在绳轮上打滑和制动以实现空中悬停；调节下降速度的功能。上述行星轮增速机构由钢丝绳7带动旋转，使主轴4加速转动，带动减速缓降机构工作，从而产生阻尼力矩。

行星轮增速机构：如图1所示。行星轮增速机构由固定安装在外壳16内和主轴4上的大太阳轮15、中心齿轮3以及设置在中心齿轮3周围并与中心齿轮3和大太阳轮15同时啮合的的行星轮8组成，行星轮8通过连接柱5安装在绳轮2端面上，绳轮2间隙配合安装在主轴4上，大太阳轮15与外壳16固连并保持固定。工作时，人员通过安全带19固定在钢丝绳7上，钢丝绳7带动绳轮16转动，绳轮16通过行星轮8、固定不动的大太阳轮15和中心齿轮3带动主轴4告诉转动，然后由主轴4带动减速缓降机构工作。

减速缓降机构由固定在主轴4上的周向磁铁盘9、端面磁铁盘10以及沿周向均布于周向磁铁盘9上的条形永磁铁14和沿周向均布于端面磁铁盘10上的圆柱形永磁铁12组成。工作时，固连在主轴4上的周向磁铁盘9随着主轴4旋转，固连有条形永磁铁14的周向磁铁盘9与固定不动的外壳16和固连有圆柱形永磁铁12的端面磁铁盘10产生相对转动，产生涡流磁阻尼。

为避免钢丝绳7与绳轮2发生打滑现象，使装置失效，钢丝绳7通过预紧轮6呈M型反复弯曲缠绕在绳轮2上，并从最上面预紧轮上侧、中间预紧轮外侧、最下面预紧轮内侧绕过，穿出外壳，产生足够摩擦力，从而实现预紧，并在人体自重以及预紧轮的作用下与绳轮产生足够的摩擦力，带动绳轮旋转，钢丝绳和绳轮同步运动。为了使用者在降落前操作方便和实现空中悬停，制动机构由制动块17和制动手柄18组成，向上拧紧制动手柄18使制动块17将钢丝绳16压紧在预紧轮6上。

为适应不同体重人员的使用，本发明设置有速度调节机构，其中包括：调节手轮11、与左端盖13螺纹连接的端面磁铁盘10、刻在左端盖13上的刻度盘。可根据具体体重情况可将手轮11调节到相应位置，使速度保持在安全速度0.15～1.5m/s之内。

其使用方式有两种：

实施例一：固定使用

本实施例中，装置固定在墙壁的外伸支架上，人员将绳子的一端通过安全带19固定到身体上，然后便可小心的进行缓降。人员下降到地面后，由于钢丝绳7的长度为高度的两倍，则另一端安全带19刚好到窗口附近，这样另一名人员便可继续使用，如此往复。

本实施例主要用于高处有多人时使用，此时可实现多人往复使用，而且高处人员可以为使用者调节速度。

实施例二：随动使用

本实施例中，钢丝绳7的一端通过安全带19固定到外伸支架上，另一端绕过逃生装置形成自由端，逃生装置与使用者通过挂钩固定后一起下降，可实现手动随时调节速度和空中悬停。

本实施例主要用于高处只有一人或多人中的最后一人使用，此时使用者自己可以根据需要调节速度。

Claims (7)

1.可控永磁式涡流逃生装置，包括外壳、端盖、主轴、绳轮、连接柱、行星轮、大太阳轮、中心齿轮、周向磁铁盘、端面磁铁盘、条形永磁铁、圆柱形永磁铁、预紧轮、制动块、制动手柄、调整手轮和刻度盘，其特征在于：所述外壳为一空心圆柱体，两端分别固定有左右端盖；主轴通过左右两个端盖进行支撑，并在右端盖处进行轴向定位；绳轮与主轴同心，绳轮内孔转动连于主轴上，并通过轴肩和弹性挡圈进行轴向定位，防止绳轮左右滑动；连接柱的一端与绳轮固连，将连接柱作为行星架，行星轮与连接柱形成转动副；行星轮外侧与大太阳轮啮合，内侧与中心齿轮啮合，且两行星轮对称布置；大太阳轮与外壳固连，作为固定机架；绳轮转动通过行星轮和大太阳轮传动到中心齿轮，中心齿轮与主轴同轴固连，从而带动主轴转动；周向磁铁盘为左端开口的筒形件，为铁磁质材料制成，在周向磁铁盘筒壁外表面均匀开有若干槽，槽内固定有条形永磁铁，相邻的条形永磁铁的N、S级方向相反；周向磁铁盘与主轴同轴固连，使之同步转动；条形永磁铁外表面与外壳内孔必须有1～3mm的间隙；端面磁铁盘右端为中心开孔的铁磁质材料的圆盘件，左端在中心开孔周边处为开有外螺纹的管件且与左端盖中心孔形成螺纹连接；该螺纹连接在工作过程中由于压力产生的摩擦力的作用是不会对壳体相对旋转的，仅在非工作状态下手动可调；端面磁铁盘的右端盘面上有若干个周向均匀固连的圆柱形永磁铁，圆柱形 永磁铁也是N、S级反向间隔布置的；在右端盖上对称固定有若干销轴，销轴上装有预紧轮并形成转动副；钢丝绳一端为自由端，另一端通过安全带连接人员，钢丝绳的长度即为高楼逃生所需高度；钢丝绳绕过绳轮，并由预紧轮实现预紧后穿出外壳，并在人体自重以及预紧轮的作用下与绳轮产生足够的摩擦力，带动绳轮旋转，钢丝绳和绳轮同步运动；梯形制动块通过长条形孔与绳轮最下方的销轴铰接，梯形制动块可以绕销轴转动和上下滑动；制动手柄一端顶到梯形制动块，另一端连接出外壳之外，通过调节制动手柄，制动块将钢丝绳压紧到预紧轮上，阻止钢丝绳继续运动，即可实现制动或空中悬停；调整手轮与端面磁体盘的左端连接，在左端盖上有刻度盘，根据具体体重情况可将手轮调节到相应位置；速度调整时，旋转调整手轮，端面磁铁盘便相对左端盖左右移动，这样圆柱形永磁体距离周向磁铁盘的左端面的距离发生变化。

2.根据权利要求1所述的可控永磁式涡流逃生装置，其特征在于：所述的左端盖和右端盖的上侧都加工有对称的悬挂孔，用于逃生装置的固定，左右端盖上均匀分布有若干个的圆孔。

3.根据权利要求2所述的可控永磁式涡流逃生装置，其特征在于：所述的圆孔直径为端盖的1/4～1/3

4.根据权利要求1所述的可控永磁式涡流逃生装置，其特征在于：所述的绳轮在周向上开有V型槽，绳子嵌入V型槽。

5.根据权利要求1所述的可控永磁式涡流逃生装置，其特征在于：所述的绳 轮对主轴的传动比至少为0.25，即增速比例最小为4∶1。

6.根据权利要求1所述的可控永磁式涡流逃生装置，其特征在于：所述的周向磁体盘、端面磁铁盘和外壳的材料要求相对磁导率＞500、电导率＜0.6×10⁸S/m的铁磁质材料制成。

7.根据权利要求1所述的可控永磁式涡流逃生装置，其特征在于：所述的周向磁体盘、端面磁铁盘和外壳的材料选择合金钢12CrMoV。

Images