CN102307625A - 防坠系统安全装置 - Google Patents

Abstract

一种安全装置，比如安全保护部件，用于防坠系统，具有用于安全绳退出该装置的退出设备；退出设备被设置为允许安全绳在一系列不同的退出位置退出该装置。退出设备可以是长形槽的形式。当安全绳重绕进入绳滚筒时，绳退出槽的位置可沿槽移动。

Description

防坠系统安全装置

本发明涉及一种防坠系统安全装置(fall arrest system safety device)，尤其是一种包括滚筒(drum)、典型地包括能量吸收设备的装置，安全绳用于滚筒上，能量吸收设备用于吸收防坠情形下的能量。

防坠系统用于防止高空作业的人员遭受由于坠落导致的伤害。防坠系统通常指的是高空安全系统或阻坠系统。经常地，此类系统包括被设置为从固定结构悬挂于头顶的所谓的安全保护部件(safety block)。此类设备典型地包括安全绳缠绕于其上的滚筒；设置为防止滚筒以高于预定旋转速度旋转的速度响应机构；和能量吸收装置，能量吸收装置被设置为当速度响应机构被启动时，如果产生超过预定阈值的载荷，则能量吸收装置就被激活。能量吸收装置典型地为摩擦制动设备或可塑性变形的金属条设备，金属条设备在展开过程中塑性变形以吸收能量。

现在提出一种改进的设备。

根据第一方面，本发明提供一种用于在防坠系统中使用的安全装置，该安全装置包括：

安全绳滚筒，其安装用于旋转，且安全绳缠绕于其上；

退出设备(exit arrangement)，其用于使安全绳退出该装置；其中退出设备被设置为允许安全绳在一系列不同的退出位置退出该装置。

安全装置优选地还包括用于将安全装置附接至支撑结构的附接装置。有利地，附接装置包括定位于安全装置的上部部分的区域内的悬挂装置，安全装置可由悬挂装置悬挂。

本发明尤其适合于其中提供重绕或重缠机构(rewinding or re-spoolingmechanism)的装置，重绕或重缠机构被设置以在安全绳内没有足够的张力来放出绳的情况下起作用以旋转所述滚筒从而将所述安全绳重绕至所述滚筒上。

有利地，该装置还包括能量吸收装置，能量吸收装置被设置为根据安全绳内预定张力的施加而展开以吸收施加到绳上的能量。

安全装置优选地还包括响应于滚筒的旋转速度的速度响应接合机构，在超过滚筒的预定旋转速度时，速度响应接合机构被激活以接合滚筒(或连接至滚筒的构件)以便抑制滚筒的旋转。

在一个实施方式中，退出设备可有利地包括长形槽。长形槽优选地从下端延伸至上端。在优选实施方式中，长形槽优选地以拱形的样式从槽的下端延伸至槽的上端。

其中该装置包括位于安全装置上部部分区域内的悬挂装置，安全装置可由悬挂装置悬挂，槽优选主要位于安全装置的一侧(当由悬挂装置悬挂时)。

有利地，当安全绳的端部收回进入装置时，槽作为引导件以提高安全绳的退出位置。为了该目的，安全绳可包括安装的停止部件，比如护套或短截的部件(bob element)。

在一个或更多实施方式中，绳引导部件可有利地安装以相对槽被可滑动地保持，并提供引导件，绳可通过该引导件穿过退出设备。在此实施方式中，可以优选的是，可滑动地安装的绳引导部件包括绳引导孔，安全绳被设置为穿过绳引导孔。

根据另一方面，安全绳装置包括位于安全装置上部部分的区域内的悬挂装置，安全装置可由悬挂装置悬挂，退出设备允许绳从装置侧面的多个退出位置退出。

根据另一方面，本发明提供一种用于在防坠系统中使用的安全装置，该安全装置包括：

安全绳滚筒，其被安装用于旋转且安全绳缠绕于其上；

重绕机构，其被设置以在安全绳内没有足够的张力来放出绳的情况下起作用以旋转滚筒从而将安全绳重绕至滚筒上；

退出设备，其用于使安全绳退出该装置；其中该退出设备包括长形槽，且当重绕机构将安全绳朝其最大的限度重绕进入装置时，安全绳退出槽的位置沿着槽移动。

本发明现将仅仅以示例的方式且参照附图做进一步描述，其中：

图1是落入本发明范围之外的防坠系统安全装置的第一实施方式的截面示意图，为示范的目的示出；

图2至8是根据本发明的第一示范装置的示意图；

图9至15是根据本发明的第二示范装置的示意图。

参照附图，并首先参照图1，其中显示了一种落入本发明范围之外却用于公开一种防坠安全装置的结构和运作的安全装置，本发明可应用于该防坠安全装置从而以有利的方式有利地修改该装置的运作。图1公开了具有主壳2的安全装置(或安全保护部件)，主壳2内安装有轴5和旋转滚筒3，旋转滚筒3被安装为能够通过轴承4关于轴旋转。该装置包括附接孔43，用于由固定结构悬挂，固定结构在安全保护部件装置的现有技术中是已知的。安全绳缠绕在滚筒上，通过退出部份44穿出该装置。在本实施方式中重点关注，该装置被成型、构造和设置以使当该装置由固定结构悬挂时，安全绳出口44位于附接孔43的正下方。

在主壳2内，重绕或重缠机构8毗邻并连接于旋转滚筒3。当一段安全绳从滚筒放出时(引起滚筒3的旋转)，重绕机构给滚筒3施加小的扭矩，导致滚筒3以向着将安全绳重绕到滚筒上的方向反向旋转。重绕机构的一种优选类型是表簧(clockspring)类型的螺旋弹簧。很多合适的重绕机构在本领域中是已知的，因而此处将不再详细地描述。重绕机构设有轴颈轴承18。轴5的减小直径的近端6容纳在位于主壳2侧面内的尾轴承7中。

在滚筒的另一侧还与其连接有速度响应接合设备，包括棘爪10和棘轮11的布置。棘爪和棘轮的布置可例如为WO2008/007119中所描述的类型。棘爪10被安装用于通过枢轴突起27与滚筒3一起旋转，枢轴突起27容纳在设置于滚筒3和面板14内的分别的突起凹槽12、13中，面板14通过安全螺栓15固定于旋转滚筒3上。棘轮板11被固定以与轴5一起旋转。滚筒的旋转速度低于预定速率时，安全绳能够不停地从滚筒放出。以此状态，棘爪10与滚筒3一起旋转，且不与棘轮11的齿构造接合。棘轮11维持固定于轴5，且轴5和棘轮11不与滚筒3一起旋转。

主壳2由端板16封闭，端板16通过螺栓17拴紧在主壳2上。轴5的远端21延伸穿过轴衬29，轴衬29固定在面板16内的轴向缝隙中，轴衬允许轴5相对于面板16和主壳2旋转。轴的远端截面为D型，具有平面28以使得能够与将要描述的能量吸收器的连接盘绕部件进行锁紧接合连接(keying engagement connection)。轴密封件19密封轴5。这样设置确保主壳2的内部被密封以与装置的外部环境隔开，即使轴延伸穿过作为分隔壁的面板16。

能量吸收器的壳20被螺栓固定在主壳2上，且包括具有能量吸收条23的能量吸收筒(energy absorber cartridge)22。能量吸收条23以非展开的盘绕的形式被装载在筒22中。当在防坠情况下使用时，能量吸收条展开为变形状态以吸收坠落的能量。能量吸收条23被设置为响应于轴5和结合的盘绕部件35相对于变形环的相对旋转运动而吸收能量。能量吸收条包括沿其整个长度具有恒定厚度和宽度的不锈钢钢条23。操作中，能量吸收器通过不锈钢钢条23的塑性变形吸收能量。吸收筒22通过螺栓固定于主壳的面板16上，并提供抵抗环境影响的保护，比如风蚀或尘埃。还可使用其他的吸收设备，比如摩擦制动器或离合型能量吸收器。

在防坠情况下，安全绳以高于普通“安全”放出状态的速度从滚筒3放出。在滚筒3的旋转速度达到预定的阈值时，棘轮11引起棘爪10以一定程度反冲出(kick out)，以使枢轴安装的棘爪10围绕其枢轴突起27枢转，超过翻倒点(tipping point)，并定向于接合位置，在该接合位置中棘爪10与棘轮11的齿接合。这在WO2008/007119中有更详细地描述，但在该文件描述的设备中，棘爪相对于安全绳滚筒是固定的且棘轮与安全绳滚筒一起旋转，这与本文描述的状态相反。在齿接合位置，滚筒3通过棘爪10和棘轮11的接合有效地与轴5相结合。滚筒3的进一步旋转于是导致轴5(和滚筒3)以相同方向耦合旋转。另外，轴5的端部21被驱动地结合至盘绕部件35，因而引起盘绕部件35相对于变形环33的旋转。该相对的旋转将不锈钢钢条34绕着盘绕部件5缠绕并拉到盘绕在环状的条储存槽37内的不锈钢钢条34通过变形器内的槽并进入环状的空间38。当条34穿过槽时，条34塑性变形并因而吸收能量。

在由于防坠情形而使用了能量吸收器之后，能量吸收器可通过移除吸收器外壳21、移除用尽的筒22、通过安装替换筒并将吸收器外壳21重新固定在合适位置来替换筒。所有这些都可以不干扰装置的任何其他工作部件而进行，该任何其他工作部件保持密封在由轴端部21延伸穿过的作为分隔壁的面板16封闭的主壳2内。

因为该装置被成型、构造并设置以使当该装置由附接孔悬挂于固定结构时安全绳出口44位于附接孔43的正下方，而产生了关于装置的该实施方式提出的技术性能的问题。因此，当绳从装置放出时(由于连接于安全绳端部的用户的正常运动)或收回进入装置时(通过卷取弹簧)，在安全绳和出口之间会发生高度的摩擦。该摩擦可以通过允许安全绳以如下方式退出该装置而减小，即在正常的平衡悬挂时不在位于附接点正下方的出口退出，而是在绳从滚筒展开的侧面上的侧出口退出。

这种设置形成了本发明的技术特征且此类安全保护部件装置101的实施方式在图2至8中示出。在该实施方式中，悬挂附接孔143位于装置外壳102的顶部并提供了用于从固定结构悬挂该装置的附接工具。当该装置在其自重且没有施加的负载的影响下由孔143平衡悬挂时，该装置使得用于绳154退出外壳102的退出设备144位于外壳的侧面，且不位于附接孔143的正下方。退出设备144包括拱形槽170，拱形槽170设置在拱形盖板179内并围绕装置的外壳102的圆周延伸一长度。槽内安装有滑动件175，滑动件175具有有孔的绳引导件176和远离槽成拱形延伸的覆盖部份177。滑动件形成有一对凸缘，用于与槽170的边缘重叠，确保滑动件175通过槽保持为滑动关系。滑动件175和槽之间的关系非常清晰地展示在图4至7中。在图4和6所示的构造中，滑动件175被设置在相对于槽170的最上部的位置，且槽大部分被覆盖部份177覆盖。在图5、7和8所示的构造中，滑动件175被放置在其最下部的位置，且槽170被以很大程度暴露。

在被附接于用户之前的正常静止形态下，装置的状态大体如图3A中所示。在该形态下，装置由孔143悬挂且装置平衡以使绳缠绕于其上的滚筒103的轴线位于悬挂孔143正下方。在该形态下，表簧重缠机构8将滚筒重绕至其将救生绳重绕至外壳102内的最大限度。位于外壳端部的短截护套180将在引导孔176附近与滑动件175接合，并在表簧重缠机构8的影响下使滑动件向上移动至其最高的限度。

当绳附接于用户时，随着用户远离外壳移动且滚筒在其轴线上旋转时，绳将从外壳放出。根据用户移动的方向和绳放出的角度，滑动件175将沿着槽170向上或向下移动至静止或平衡位置。除非在任一方向上达到槽170的端部限制，否则没有转动力矩被施加于装置，这将保持滚筒103的轴线位于悬挂孔143的正下方。此为图3C中所示的状态。

发生防坠情形时，如本文之前所述，滚筒103的旋转被阻止。由绳施加的载荷于是被传递以对装置施加转动力矩或扭矩，导致装置重新定向其自身以使当前教导的救生绳从悬挂孔143的悬挂点的正下方向下延伸。此为图3B中所述的形态。本发明的系统使得此构造能够被采用，并且进一步发生的救生绳的左右摇摆不需要外壳102以左右的方式摇摆，因为救生绳可以通过在槽170内简单地左右移动滑动件175而在槽170内摇摆。以此方式，从外壳退出的救生绳的负载被减小或避免，尤其是在防坠情形下。与固定出口不同，在坠落情形下，该装置可以有效地独立于退出设备而移动，因而限制了对用户的振动影响。

正常使用时，退出设备144移动至对于收回和放出救生绳为最小阻力的位置，这将相当地减小救生绳和退出设备孔上的磨损。

根据本发明的装置的第二实施方式在图9至15中示出。在该实施方式中，装置201大体类似于图2至8中的装置，但退出设备244包括拱形槽270(提供在拱形板279内)，但不需要滑动件。竖直向外突出的周围唇部(peripheral lip)278限定了槽270的边缘。与图2至8的实施方式的示例一样，引导槽270被定位以延伸，以在悬挂孔243和救生绳缠绕于其上的滚筒的轴线之间为绳的侧面提供退出设施。确实，如前所述，槽为滚筒的侧面提供退出设施，而不是在其正下方。在被附接于用户之前的正常静止形态下，装置的状态大体如图9中所示。在该形态中，装置由孔243悬挂并且装置是平衡的，以使绳被缠绕于其上的滚筒103的轴线位于悬挂孔243的正下方。在该形态中，不存在任何作用在救生绳上的施加的载荷，表簧重缠机构8重绕滚筒至其最大限度，将救生绳重绕进外壳202内并至滚筒8上。位于外壳端部的短截护套280将与槽270接合且在表簧重缠机构8的影响下，被沿着槽向上引导至其最高的限度，直至其位于设置在槽顶部的停靠环285内。

在其中装置由附接孔悬挂且绳向下延伸的实施方式中主要描述了该装置。然而应该理解本发明的优点可通过在其他的定向中使用而实现，比如其中救生绳被水平地展开的定向。

Claims (15)

1.一种安全装置，用于在防坠系统中使用，所述安全装置包括：

安全绳滚筒，其安装成用于旋转，且安全绳缠绕在所述安全绳滚筒上；

退出设备，其用于使所述安全绳退出所述装置；其中所述退出设备被设置以允许所述安全绳在一系列不同的退出位置退出所述装置。

2.根据权利要求1所述的安全装置，还包括用于将所述安全装置附接于支撑结构的附接装置。

3.根据权利要求2所述的安全装置，其中所述附接装置包括位于所述安全装置的上部部分的区域内的悬挂装置，且所述安全装置能由所述悬挂装置悬挂。

4.根据任一之前权利要求所述的安全装置，还包括重绕或重缠机构，所述重绕或重缠机构被设置以在所述安全绳内没有足够的张力来放出所述绳的情况下起作用以旋转所述滚筒从而将所述安全绳重绕至所述滚筒上。

5.根据任一之前权利要求所述的安全装置，还包括能量吸收装置，所述能量吸收装置被设置为根据所述安全绳内预定张力的施加而展开以吸收施加到所述绳的能量。

6.根据任一之前权利要求所述的安全绳，还包括响应于所述滚筒的旋转速度的速度响应接合机构，在超过所述滚筒的预定旋转速度时，所述速度响应接合机构被激活以接合所述滚筒(或接合连接到所述滚筒的构件)，以便抑制所述滚筒的旋转。

7.根据任一之前权利要求所述的安全装置，其中所述退出设备包括长形槽。

8.根据权利要求7所述的安全装置，其中所述长形槽从下端延伸到上端。

9.根据权利要求7或权利要求8所述的安全装置，其中所述长形槽以拱形的样式从下端延伸到上端。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的安全装置，包括位于所述安全装置的上部部分的区域内的悬挂装置，所述安全装置能由所述悬挂装置悬挂，当所述装置由所述悬挂装置悬挂时，所述槽位于所述装置的一侧。

11.根据权利要求7-10中任一项所述的安全装置，其中，当所述安全绳的端部被收回进入所述装置时，所述槽作为引导件以提高所述安全绳的所述退出位置。

12.根据权利要求7-11中任一项所述的安全装置，其中绳引导部件被安装为相对于所述槽可滑动地保持。

13.根据权利要求12所述的安全装置，其中所述绳引导部件包括绳引导孔，所述安全绳被设置为穿过所述绳引导孔。

14.根据任一之前权利要求所述的安全装置，包括位于所述安全装置的上部部分的区域内的悬挂装置，所述安全装置能由所述悬挂装置悬挂，所述退出设备允许所述绳在所述装置的侧面的多个退出位置处退出。

15.一种安全装置，用于在防坠系统中使用，所述安全装置包括：

安全绳滚筒，其安装成用于旋转，且安全绳缠绕在所述安全绳滚筒上；

重绕机构，其被设置以在所述安全绳内没有足够的张力来放出所述绳的情况下起作用以旋转所述滚筒从而将所述安全绳重绕至所述滚筒上；

退出设备，其用于使所述安全绳退出所述装置；其中所述退出设备包括长形槽，且当所述重绕机构将所述安全绳向其最大限度重绕进入所述装置时，所述安全绳退出所述槽的位置沿着所述槽移动。

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