CN101979111B - 大运量高楼逃生装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大运量高楼逃生装置，包括上带轮（1）、传力杆（2）、搭载框（3）、传送带（4）、下带轮（5）、机构总成（6）、下缓冲弹簧（7）、调节弹簧（8）、阻尼油箱（9）、摩擦片（10）、摩擦轮（11）、上缓冲弹簧（12）、机架（13）、高速齿轮（14）、高速轴（15）、低速轴（16）、低速齿轮（17）。本发明通过传送机构可以将大量逃生人员从高楼传送到地面；通过自动调速机构根据逃生人员的多少自动调节传送速度来保证脱险人员以安全、稳定的速度逃离高楼。该装置具有大运量、自动调节速度、安全可靠、无需人工操作优点，适用于人口较为密集的综合性高楼。

Description

大运量高楼逃生装置

技术领域

本发明涉及一种高楼逃生装置，尤其是一种能够自动调节速度的大运量高楼逃生装置，属于安全技术领域。

背景技术

随着经济、社会、科技的迅速发展，在高楼上生活和工作的人越来越多。当火灾和地震发生时，如何设计优良的高楼逃生装置让受困人员快速安全地脱离险境已经成为了一个越来越受人们关注的问题。

据相关资料显示目前国内现有的高楼逃生装置主要有高楼缓降器、高楼逃生伞、高楼逃生滑板、新型充气救生装置、绕绳柱式逃生装置等。然而高楼缓降器，大多数都是利用绳索配以手动调速机构来实现的，此类逃生装置只适用于单个受困人员，同时对逃生人员的心理素质要求高；高楼逃生伞只能供一个人使用，平时必须每人都要配备一个，并且部分人员受心理因素的影响而不能使用，同时受楼层的限制，它的适用范围不广；新型充气救生装置对逃生人员的心理素质要求比较高而且对地面的平坦度要求高，地面突起的利器对逃生人员会造成很大的威胁，其速度也不好控制；绕绳柱式逃生装置逃生时其很容易与高楼发生碰撞，脱险时其对逃生人员的技术要求颇高，而且可靠性不高；高楼逃生管滑板，必须在修建楼房时配套安装，且每层都需要该装置，它造价高、外观丑陋、维护要求严格，现有的楼房不能安装，严重限制了它的广泛使用。

发明内容

本发明的目的是要克服上述现有技术中存在的缺点，提供一种具有大运量、自动调节速度、安全可靠、无需人工操作、适用人群广等优点的纯机械高楼逃生装置。该装置适用于人口较为密集的综合性高楼，如商业中心楼、教学楼、写字楼等。

本发明通过以下技术方案实现：

本发明大运量高楼逃生装置主要部件包括上带轮、传力杆、搭载框、传送带、下带轮、机构总成、下缓冲弹簧、调节弹簧、阻尼油箱、摩擦片、摩擦轮、上缓冲弹簧、机架、高速齿轮、高速轴、低速轴、低速齿轮。传力杆上端通过上缓冲弹簧与机架相连接；机构总成的横向平板中部通过下缓冲弹簧与机架相连接，横向平板右端通过铰链与机架相连接，竖直向支撑杆与高速轴、低速轴连接；上带轮安装在传力杆上端，传力杆下端安装在低速轴上；传送带连接上带轮、下带轮，其传动比小于1使得传送带与垂直方向成一夹角α，这一结构可以使得传送带工作时自动张紧，解决了传送带工作时打滑的问题；搭载框通过销钉固定在传送带上，每隔2米安装一个；下带轮与低速齿轮安装在低速轴上；高速齿轮、摩擦轮、阻尼油箱中的带轮安装在高速轴上；低速齿轮与高速齿轮啮合，传动比大于1；摩擦片下端圆杆部分通过铰链与机架连接，中部通过调节弹簧与机架连接，上端片体部分与摩擦轮形状一致且紧密接触，接触力的大小通过调节弹簧的压缩量和机构总成的位移量来控制。

低速齿轮、高速齿轮、摩擦轮、摩擦片、调节弹簧、阻尼油箱、下带轮、机构总成等集成在机架的底端，且安装在楼层地面以下，从而使得装置重心落在地面，工作时安全稳定。

上带轮与下带轮之间设置了传力杆；传力杆为两端设有螺纹结构的竖直钢杆用来调节上带轮与下带轮之间的张紧力，将人的重力传递到机构总成上。

本发明的底端设置了机构总成；机构总成由4个横向平板和1个竖直向支撑杆焊接成支架结构，用来安装阻尼油箱、高速轴、低速轴、传力杆。

本发明采用了传送带与垂直方向成一夹角α的结构，这一结构可以使得传送带工作时自动张紧，解决了传送带工作时打滑的问题，其中                                               

。

本发明速度自动控制原理为：将装置的工作分成两个过程，第一个过程为初始平衡状态即装置在初始化运行时装置速度自动平衡；第二个过程为动态平衡状态，即当多名受困人员进入搭载框和走出搭载框时，装置工作速度的自动平衡。

1）、初始平衡状态速度平衡：

设装置的下带轮半径为R ₁，摩擦轮半径为R ₂，初始驱动力为F（其大小为进入搭载框的逃生人员的重力），机构总成的重力为F _机构总成，上缓冲弹簧及下缓冲弹簧预设力为F _弹，摩擦轮和摩擦片之间正压力、摩擦力分别为F _N 、Fs（它们的大小随逃生人员的多少而变化），摩擦系数为S，皮带斜角为α（传送带与竖直方向夹角），摩擦偏斜角为（摩擦力Fs与竖直方向的夹角），高速轴、低速轴力力矩分别为T ₁ 、T ₂ ，低速轴与高速轴的传动比为i。

则有：                                     （1）

                                    （2）

                                       （3）

                                        （4）

又有：

                      （5）

         （6）

2）、动态平衡状态速度平衡：

当装置工作时，载荷是变化的，设为ΔF，装置工作速度为V。为了使装置带轮的工作速度基本保持不变，则要求其人员的重力做功约等于摩擦片摩擦力做的功，同时摩擦力恒等于摩擦轮扭矩产生的力。即满足下式：

                   （7）

又由初始平衡状态速度平衡条件：

             （8）

             （9）

安装本装置时皮带斜角α应该根据上带轮半径R ₃、楼层的高度h、下带轮半径R ₁来配置使得

成立。

所以，当装置安装时预设好上带轮半径R ₃、下带轮半径R ₁、摩擦系数S、摩擦片偏斜角

、缓冲弹簧弹力F _弹等就可以使得上式（9）成立，则装置的速度V是可以基本稳定不变。同时在速度自动调节的过程中，阻尼油箱能够吸收较大的转动惯量从而保证了受困人员逃生时下降速度的平稳性，它解决了载荷变化时刹车制动的速度波动大的问题。

本发明的有益效果是：

1）该装置能够快速地传送大量受困人员到地面，其逃生过程类似于搭载履带式电梯，因此具有大运量、无需人工操作、适用人群广等特点；

2）该装置利用自动调速机构能够准确地根据逃生人员数量的变化自动控制传送速度，具有自动调速的特点；

3）该装置除上带轮、传输带、传力杆以外，其他部件安装在楼层地面以下，同时该装置采用纯机械结构，因此本装置具有安全、稳定、外型简单、等特点。

附图说明

图1是大运量高楼逃生装置主视图。

图2是大运量高楼逃生装置俯视图。

图3是大运量高楼逃生装置左视图。

图4是大运量高楼逃生装置机构运动简图。

图中：1-上带轮，2-可调传力杆，3-搭载框，4-传送带    5-下带轮，6-机构总成，7-下缓冲弹簧，8-调节弹簧， 9-阻尼油箱，10-摩擦片，11-摩擦轮    12-上缓冲弹簧，13-机架，14-高速齿轮，15-高速轴，16-低速轴，17-低速齿轮。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明做详细说明。

结合图1—3，本发明大运量高楼逃生装置主要部件包括：上带轮1；传力杆2；搭载框3；传送带4；下带轮5；机构总成6；下缓冲弹簧7；调节弹簧8；阻尼油箱9；摩擦片10；摩擦轮11；上缓冲弹簧12；机架13；高速齿轮14；高速轴15；低速轴16；低速齿轮17。

上述上带轮1、下带轮5、传送带4构成传送机构，主要用来传送人员到地面；上述传力杆2为两端设有螺纹结构的钢杆，用来调节上带轮1与下带轮5之间的张紧力，将人的重力传递到机构总成6上，以及安装上带轮1；上述搭载框3为箱体形状，用来装载脱险人员；上述机构总成6由4个横向平板和1个竖直向支撑杆焊接成支架结构，用来安装阻尼油箱9、高速轴15、低速轴16、传力杆2，且安装在楼层地面以下，从而使得装置重心落在地面，保证装置工作时安全稳定；上述调节弹簧8用来调节摩擦片10与摩擦轮11的初始接触力；上述阻尼油箱9、摩擦片10、摩擦轮11、高速齿轮14、低速齿轮17构成调速机构，主要用来控制装置工作速度；上述低速齿轮17与高速齿轮14啮合，传动比大于1，将下带轮5的转动速度放大后传递到高速轴15上；上述摩擦片10与摩擦轮11外形轮廓一致，工作时相互接触，通过摩擦来降低高速轴15的转速；上述阻尼油箱9用来调节能量波动产生的速度突变，使装置处于连续稳定的工作速度；上述下缓冲弹簧7、上缓冲弹簧12用以将人的重力对机构总成6的作用转换为机构总成6的上、下位移量；上述低速轴16用来安装下带轮5、低速齿轮17；上述高速轴15用来安装高速齿轮14、摩擦轮11、阻尼油箱9的带轮。

本发明大运量高楼逃生装置的工作过程为：将本发明装置安装在容易发生火灾等事故的综合楼层墙体外部，通过传力杆2调节好传送带4的张紧力，人工调节摩擦片10的螺栓和弹簧8的压缩量使得摩擦片10贴紧摩擦轮11。当高楼发生突发灾难时，受困人员在高楼的阳台或走道上进入本装置传送带4上的搭载框3上。此时由于装置的传送带4与垂直方向成一角度α，在人的重力作用下传送带4受水平分力将进一步自动张紧以免传送带4工作时打滑，同时驱动低速轴16，低速轴16经过高速齿轮14与低速齿轮17啮合将运动传递到高速轴15，高速轴15带动阻尼油箱9、摩擦轮11转动。摩擦轮11在摩擦片10的摩擦作用下减速到适当的速度，阻尼油箱9调节装置工作时的转动动能突变以免发生剧烈的振动。随着人数的增减，其重力相应也会增减（设为ΔF），由于装置设置了传力杆2，可以将人的重力传递到机构总成6上，进而在下缓冲弹簧7和上缓冲弹簧12的作用下机构总成6所受力被转化为机构总成6的上、下位移量，机构总成6的上、下位移量转化成与其成近似线性关系的调节弹簧8的压缩量进而反映为摩擦轮11与摩擦片10的正摩擦力f变化的大小，最后装置自动保持工作速度V的稳定。当人员快要到达地面时，从搭载框3上走到地面即可，传送带4上配置的多个搭载框3随传送带4不断反复运转实现本装置的大运量功能。

Claims (2)

1.一种大运量高楼逃生装置，其特征在于，包括上带轮（1）、传力杆（2）、搭载框（3）、传送带（4）、下带轮（5）、机构总成（6）、下缓冲弹簧（7）、调节弹簧（8）、阻尼油箱（9）、摩擦片（10）、摩擦轮（11）、上缓冲弹簧（12）、机架(13)、高速齿轮(14)、高速轴(15)、低速轴(16)、低速齿轮(17)，所述机构总成(6)为由4个横向平板和1个竖直向支撑杆焊接成的支架结构，机构总成(6)上安装阻尼油箱(9)、高速轴(15)、低速轴(16)、传力杆(2)；所述传力杆(2)上端通过上缓冲弹簧(12)与机架(13)相连接；所述机构总成(6)包括横向平板和竖直向支撑杆，所述横向平板中部通过下缓冲弹簧(7)与机架(13)相连接，横向平板右端通过铰链与机架(13)相连接，所述竖直向支撑杆与高速轴(15)、低速轴(16)连接；所述上带轮(1)安装在传力杆(2)上端，传力杆(2)下端安装在低速轴(16)上；所述传送带(4)连接上带轮（1）和下带轮（5），传送带（4）的传动比小于1；所述搭载框（3）通过销钉固定在传送带（4）上，每隔2米安装一个搭载框（3）；所述传力杆（2）为两端设有螺纹结构的竖直钢杆，调节上带轮（1）与下带轮（5）之间的张紧力；所述下带轮（5）与低速齿轮（17）安装在低速轴（16）上；高速齿轮（14）、摩擦轮（11）、阻尼油箱（9）中的带轮安装在高速轴（15）上；所述低速齿轮（17）与高速齿轮（14）啮合，传动比大于1；所述摩擦片（10）包括下端圆杆部分和上端片体部分，所述下端圆杆部分通过铰链与机架（13）连接，下端圆杆部分的中部通过调节弹簧（8）与机架（13）连接，上述上端片体部分与摩擦轮（11）紧密接触，接触力的大小通过调节弹簧（8）的压缩量和机构总成（6）的位移量来控制；所述低速齿轮（17）、高速齿轮（14）、摩擦轮(11)、摩擦片(10)、调节弹簧(8)、阻尼油箱(9)、下带轮(5)、机构总成(6)集成在机架(13)的底端，安装在楼层地面以下。

2.根据权利要求1所述的大运量高楼逃生装置，其特征在于：所述大运量高楼逃生装置采用了传送带（4）与垂直方向成夹角                                               ，R ₁为下带轮(5)半径，R ₃ 为上带轮(1)半径、h为楼层的高度。

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