CN102949786A - 可循环使用具有失速保护的液压阻尼缓降器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可循环使用具有失速保护的液压阻尼缓降器，属于高层建筑紧急逃生设备领域。该结构由下降装置、变速装置、失速保护装置、液压阻尼装置、安装固定装置及壳体组成；其中下降装置、变速装置、失速保护装置、液压阻尼装置依次相连安装在壳体内，安装固定装置与壳体相连。本发明提供的这种缓降器为机械液压结构，具有尺寸小、可靠性高、使用方便、维护简单的特点，适于紧急情况下高层下降逃生使用。

Description

可循环使用具有失速保护的液压阻尼缓降器

技术领域

本发明属于高层建筑紧急逃生设备领域。

背景技术

逃生缓降器（或救生缓降器）是一种依靠使用者自重安全下降或依靠调速器提供阻尼作用，限制安全绳自由端的下降速度，使人沿（随）绳（带）缓慢下降的安全逃生装置；该装置包括调速器、绳索、连接件和绳索卷盘等部件。目前，高层建筑紧急逃生用的逃生缓降器产品绝大多数采用摩擦阻尼结构，此种类型的缓降器采用摩擦制动原理：一般通过摩擦装置将人的重力转化为与重力平衡的摩擦阻力，实现人的匀速下降，但此类机构存在调教不便、速度突变、使用寿命短等问题，而且摩擦装置较容易出现失效或者故障等情况，在长期保存后紧急情况下使用的可靠性有待进一步提高。相较于采用摩擦阻尼结构的缓降器，采用液压阻尼原理的限速机构在平稳性和可靠性方面则更有优势。

目前逃生缓降器领域的液压阻尼限速机构一般包括主轴、卷盘、绳索、液压阻尼结构和连接件等部件。

这种装置的原理一般是将卷盘的旋转运动转换为类似活塞装置的往复运动，通过活塞运动受到的液压阻尼来限制卷盘的旋转速率。但是，往复运动的液压阻尼存在平顺性较差的问题，降低了机构的稳定性，在特定情况下甚至会出现故障，机构的可靠性有待提高。

还有一种在封闭油腔中采用扇叶装置提供阻尼的形式，一般包括主轴、绳索、转动阻尼叶轮和连接件等部件。这种装置内油腔中的油会整体随扇叶转动，要靠油膜之间的摩擦形成阻尼，对阻尼液体和装置体积都有较高的要求。

因此针对市场已有的液压阻尼类缓降器有平顺性不理想、对阻尼液体和装置体积有很高要求等问题，开发一种新型的、体积小、形式简单、可靠性高、便于操作的液压阻尼缓降器，在高层建构筑物人员的逃生过程中具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于为克服已有技术的不足之处，提供一种机械式的可循环使用具有失速保护的液压阻尼缓降器，具有体积紧凑、形式简单、可靠性高、使用维护方便、加工制造成本低廉的优点。

本发明提供了一种液压阻尼缓降器，其特征在于，该设备主要由下降装置、变速装置、失速保护装置、液压阻尼装置、安装固定装置及壳体所组成。其中下降装置可采取两种结构形式，一种为卷筒机构，另一种为同步轮和同步带机构，用于实现高层逃生人员快速、安全地降落到安全地点，两种结构的转速分别与绳索和同步带的下降速度相关联，同时也和液体循环驱动器驱动轴转速关联；所述的变速装置用以匹配液压阻尼装置转速和下降装置的速度，并匹配两者的力或力矩的平衡。作为举例，可由大齿轮和小齿轮构成，大齿轮与同步轮或卷筒同轴相连，小齿轮与液体循环驱动器同轴相连；所述的失速保护装置采用失速保护器，当液体循环驱动器驱动轴转速超过预设值，液压阻尼装置限速失效时，失速保护器启动对绳索下降速度提供进一步的速度限制或锁紧，进而调节逃生人员下降速度在安全范围内；所述的液压阻尼装置由液体循环驱动器、管路、单向阀、节流阀和油箱组成，液体循环驱动器在卷筒或同步轮作用下转动，推动液体经过节流阀形成阻尼，实现液压阻尼限速的功能；安装固定装置，用以将液压阻尼缓降器安装于建构筑物固定点或可靠重物的合适位置；壳体用于支撑和保护变速装置、失速保护装置和液压阻尼装置。

为提高设备利用效率，在一次下降后可立即进行第二次下降，可以采用双卷筒结构实现绳索交替上升下降，两套卷筒同轴连接，绳索分别沿两个方向缠绕在卷筒上。

当选用同步带和同步轮机构时，采用手控下降器锁扣于同步带上，逃生人员悬置于手控下降器上，逃生人员的重力通过手控下降器施加于同步带的一侧，带动同步轮、变速装置和液压阻尼装置运动，液压阻尼装置提供对同步带限速的阻尼，保持同步带一侧以一定速度下降，直至逃生人员下降至安全高度。若出现故障，同步带无法运行时，逃生人员可先启用手控下降器在同步带上的摩擦限速功能，再解除手控下降器与同步带的锁定关系，逃生人员通过控制手控下降器以安全速度下降。

只要在绳索强度和液压阻尼装置的有效工作范围内，还可通过适当增加绳索的长度，在绳索上顺次设置多个挂载点，便于搭载多人下降。

针对实际使用的不同需要，本液压阻尼缓降器可以采用固定安装或者临时安装的方式提供紧急逃生功能。

本发明具有以下特点及有益效果：

本发明采用液压阻尼装置限制下降速度，并由失速保护器提供双保险，在载重范围内，下降速度与吊挂重力无关，可在小孩、大人，单人或多人等高空逃生情况下均保持稳定的下降速度，运行平顺。当采用双卷筒机构时，两套卷筒的绳索反向卷绕，一条绳索下降到底之后，其他人员可立即使用另一条绳索下降，卷筒开始向相反方向转动，并将已下降到底的绳索提升回卷；待第二次使用的绳索下降到底，第一次使用的绳索则回卷就位，可再次投入使用。如此循环交替下降，可在紧急逃生过程中节省宝贵时间。使用同步带和同步轮机构时，同步带成环状，可以沿任意方向往复下降使用，无需等待绳索回卷。同步带同样能够循环使用。本发明提供的这种缓降器为机械液压结构，具有尺寸小、可靠性高、使用方便、维护简单的特点，适于紧急情况下高层下降逃生使用。

附图说明

图1为本发明的液压阻尼缓降器整体结构示意图。

图2为本发明的液压阻尼装置实施例示意图。

图3为本发明的失速保护器实施例示意图。

图4为本发明的双卷筒结构实施例示意图。

图5为本发明的同步轮和同步带机构实施例示意图。

图6为本实施例各部件装配成一整体的立体示意图。

具体实施方式

本发明提出的可用于高层建筑紧急情况下降逃生的可循环使用具有失速保护的液压阻尼缓降器（以下简称液压阻尼缓降器），结合附图及实施例详细说明如下：

本发明提出的一种可循环使用具有失速保护的液压阻尼缓降器结构如图1所示。该结构由下降装置Ⅰ、变速装置Ⅱ、失速保护装置Ⅲ、液压阻尼装置Ⅳ、安装固定装置Ⅴ及壳体Ⅵ所组成；其中下降装置Ⅰ、变速装置Ⅱ、失速保护装置Ⅲ、液压阻尼装置Ⅳ依次相连安装在壳体Ⅵ内，安装固定装置Ⅴ与壳体相连。

所述的下降装置采用卷筒机构11或同步轮和同步带机构12，卷筒机构包括卷筒和绕在卷筒上的绳索，同步轮和同步带机构包括同步轮和套在同步轮上的同步带，以及与同步带相连的手控下降器，用于实现高层逃生人员快速、安全地降落到安全地点；所述的液压阻尼装置由液体循环驱动器16、管路17、单向阀18、节流阀19、单向阀111、节流阀112和油箱113所组成，液体循环驱动器的液体出入端口之间并行接入两套单向阀和节流阀的组合，并相反安装后通过管路连通油箱构成对称回路，液体循环驱动器、连通管路、单向阀、节流阀和油箱一起构成了一个液体循环密闭空间，用以提供液压阻尼限速的功能；所述的失速保护装置为可提供运行意外情况下的失速保护，当液体循环驱动器转速超过预设值，液压阻尼装置限速失效时，失速保护器启动，对绳索下降速度提供进一步的速度限制或锁紧，进而调节逃生人员下降速度在安全范围内，装置可以是常规的失速保护器15，可以是速差控制器及离心摩擦限速器等；壳体用于支撑和保护变速装置、失速保护装置和液压阻尼装置；安装固定装置用以将壳体安装于建构筑物固定点或可靠重物的合适位置。

所述的液压阻尼装置如图2所示，由液体循环驱动器21、管路24、单向阀25、节流阀26、单向阀27、节流阀28和油箱29组成，液体循环驱动器21的液体出入端口之间由管路的一端并行接入两套由单向阀和节流阀构成的组件，两组件相反安装，且管路另一端连通油箱构成对称回路，这样液体循环驱动器、连通管路、单向阀、节流阀和油箱一起构成了一个液体循环密闭空间，可提供液压阻尼限速功能。液体循环驱动器21主要由液体循环驱动器壳体22和主、被动齿轮23组成，主、被动齿轮相互啮合安装于液体循环驱动器壳体内部，可实现双向转动。逃生人员使用下降装置下降时，下降装置会带动变速装置转动，进而带动液体循环驱动器转动，驱动液体从节流阀经过，通过预先设定的节流阀开度控制液压回路阻力，液体循环驱动器将阻力传递给卷筒或同步轮来控制绳索下降速度。还可以采用双向节流阀代替两组单向阀和单向节流阀的结构，无论卷筒朝正反方向旋转，双向节流阀都能通过节流作用提供液压阻尼。由于设计了两套对称油路，卷筒或同步轮在两个方向的转动均可形成液压阻尼，同时油箱可保证在微量渗漏发生时仍可可靠工作。

液体循环驱动器可以是各种类型的液压泵或液压马达，比如可采用结构简单、成本低廉的外啮合齿轮泵。外啮合齿轮泵生产制造技术成熟，成本低廉，是本缓降器实用化市场化的有力支撑。当然，液压泵还可以采用次摆线或隔板型齿轮泵、叶片泵、柱塞泵及螺杆泵等其他类型液压泵。

所述的变速装置，其作用是匹配液压阻尼装置转速和下降装置的速度，并匹配两者的力或力矩的平衡。作为举例，可由大齿轮和小齿轮构成。大小齿轮之间相互啮合，大齿轮与卷筒或同步轮同轴连接，小齿轮与液压阻尼装置同轴连接。逃生人员下降过程中，为大齿轮提供动力带动小齿轮转动，实现增速功能，进而为液压阻尼装置中的液体循环驱动器提供动力。

所述的失速保护装置与液体循环驱动器同轴相连或者直接与卷筒同轴连接，提供在液压阻尼装置失效等超速情况下的紧急限速。失速保护装置可以是经过匹配调教的摩擦式限速器、棘轮式限速器或者其他限速原理的限速装置。作为举例，摩擦式限速器的一种实施例结构如图3所示，由摩擦对偶件31、芯轴32和离心摩擦块33组成，离心摩擦块33与芯轴32通过连接件连接，摩擦对偶件将离心摩擦块包围并固定于壳体机架上。当卷筒转速超过一定限速时，离心摩擦块在离心作用下与摩擦对偶件接触，产生摩擦阻力起到失速情况下的限速保护作用。采用的失速保护装置可进一步增加逃生缓降器的可靠性，给高层建构筑物救生提供了更好的保障。

所述的下降装置可采取两种结构形式，一种为卷筒机构，另一种为同步轮和同步带机构，两种结构形式可相互代替，每种结构均可实现将逃生人员安全地缓降至安全地点的功能。卷筒结构又可采取两种实施形式，即单卷筒结构和双卷筒结构。双卷筒结构的实施例如图4所示，卷筒41和卷筒42同轴相连，分别对应缠绕在以上两套卷筒上的绳索43、绳索44反向缠绕。逃生人员使用绳索43下降到地面后，其他人员可立即使用绳索44开始下降，此时卷筒42开始向相反方向转动，并将绳索43提升回卷，待绳索44下降到底，绳索43回卷到位，可再次投入使用。如此循环交替下降，可在紧急逃生过程中节省宝贵时间。单卷筒结构实际为双卷筒结构的简化，仅由一个卷筒和一条绳索组成，只能单向工作，使用一次后需手动将绳索回卷，然后才能继续工作，从而实现循环使用。所述的绳索43、绳索44上可以设置多个安全挂点45，下降逃生时，多人可依次挂接于绳索上的安全挂点缓降至安全地点，每人每次只需要使用其中一个挂点，从而实现多人同时缓降。对于液压阻尼缓降器而言，由于液压阻尼的作用，负载重量对速度的影响较小，绳索上安全挂点的个数需根据绳索强度和阻尼力量确定。

本发明的同步轮和同步带机构实施例如图5所示，由同步齿轮51、同步带52和手控下降器53组成，同步带内侧为齿轮状结构，用以与同步轮啮合实现传动功能，人员下降过程中，手控下降器被锁定在同步带上。手控下降器由上闸口54、手闸55、同步齿轮56、一对左右闸口57和手控下降器壳体58组成，上闸口54位于手控下降器壳体58上方，闸口57位于手控下降器壳体58左右两端，同步齿轮56安装于手控下降器壳体58内部，手闸55一端在手控下降器壳体内部与同步齿轮56接触，另一端位于手控下降器壳体58外部，供逃生人员使用。使用同步轮和同步带机构时，逃生人员需将手控下降器锁扣在同步带上（此时上闸口54与同步带啮合，左右闸口57与同步带分离），人员下降过程中，由同步带带动变速装置和液压阻尼装置转动，实现液压阻尼限速，使逃生人员以一定的速度稳定下降。同步带为环形，可循环使用，第一个人将手控下降器锁扣在同步带上下降时，第二个人无需等待第一个人下降到位，便可继续在同步带上安装手控下降器实现安全缓降。使用同步带及同步轮机构时，在不影响已下降人员逃生时，同步轮可正向、逆向转动。可以在意外故障的情况下，通过手控下降器利用同步带以摩擦限速方式保证逃生人员以安全速度下降至安全位置。

逃生人员在使用同步带下降过程中发生故障，可将手控下降器转化为以逃生人员自身重力为下降驱动力的限速器。逃生人员先启用手控下降器在同步带上的摩擦限速功能（左右闸口57与同步带外侧适度贴合、同步齿轮和同步带间紧密啮合），再解除手控下降器与同步带的锁定关系（上闸口54与同步带两侧分离），用摩擦限速方式保证逃生人员以一定速度下降，下降过程中逃生人员可通过改变手闸的开度调节下降速度。

所述的壳体包括机架62、外罩63等组件，如图6所示，机架62用以作为变速装置、失速保护装置和液压阻尼装置等的安装载体，外罩63用以保护以上设备。

所述的液压阻尼缓降器整体及固定装置形式如图6所示。固定装置61可为套索、挂钩等器件，其一端固定在壳体外罩上，另一端安装于建构筑物固定点或可靠重物上。在建构筑物合适位置液压阻尼缓降器可以整体作固定安装，即通过在高层建筑室内或安全通道的墙壁或地面等处设置膨胀螺栓、地脚螺栓或金属锚等装置，将液压阻尼缓降器的固定装置安装在建构筑物内靠近玻璃或其他逃生通道的位置。紧急情况时，逃生人员无须临时固定缓降器，而只需从固定安装的缓降器中取出绳索，并通过安全挂点挂在绳索上即可从玻璃窗或其他逃生通道处缓降逃生。也可以使用索套或挂钩形式联接固定物或可靠重物的临时安装方式，逃生人员需选择建构筑物内外可承受逃生人员及缓降器的重量而不移动或损坏的物体作为缓降器的临时固定装置，通过缓降器的索套或挂钩与之联结，从而固定缓降器，然后再使用缓降器逃生。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可循环使用具有失速保护的液压阻尼缓降器结构，其特征在于，该结构由下降装置、变速装置、失速保护装置、液压阻尼装置、安装固定装置及壳体所组成；其中下降装置、变速装置、失速保护装置、液压阻尼装置依次相连安装在壳体内，安装固定装置与壳体相连。

2.如权利要求1所述结构，其特征在于，所述的下降装置采用卷筒机构或同步轮和同步带机构，卷筒机构包括卷筒和绕在卷筒上的绳索，同步轮和同步带机构包括同步轮和套在同步轮上的同步带，以及与同步带相连的手控下降器。

3.如权利要求2所述结构，其特征在于，所述的手控下降器由上闸口、手闸、同步齿轮、一对左右闸口和手控下降器壳体所组成；上闸口位于手控下降器壳体上方，左右闸口位于手控下降器壳体左右两端，同步齿轮安装于手控下降器壳体内部，手闸一端在手控下降器壳体内部与同步齿轮接触，另一端位于手控下降器壳体外部，供逃生人员使用。

4.如权利要求1所述结构，其特征在于，所述的液压阻尼装置由液体循环驱动器、管路、单向阀、节流阀和油箱所组成，液体循环驱动器的液体出入端口之间并行接入两套单向阀和节流阀的组合，并相反安装后通过管路连通油箱构成对称回路，液体循环驱动器、连通管路、单向阀、节流阀和油箱一起构成了一个密闭空间。

5.如权利要求4所述结构，其特征在于，所述的液体循环驱动器可采用液压泵或液压马达；液压泵可采用次摆线或隔板型齿轮泵、叶片泵、柱塞泵及螺杆泵等。

6.如权利要求1所述结构，其特征在于，所述的失速保护装置可采用经过匹配调教的摩擦式限速器、棘轮式限速器或具有限速原理的其它限速装置。

7.如权利要求6所述结构，其特征在于，所述的摩擦式限速器由摩擦对偶件、芯轴和离心摩擦块组成，离心摩擦块与芯轴通过连接件连接，摩擦对偶件包围在离心摩擦块外部并固定于壳体机架上。

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