CN109316670A - 永磁变磁场变面积磁流变液安全着陆装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁变磁场变面积磁流变液安全着陆装置，其特征在于：包括底座、蜗杆、蜗轮、卷筒以及减速下降装置；所述蜗轮与蜗杆啮合在一起，蜗杆的右端与卷筒相连；所述减速下降装置位于蜗杆的一侧，其包括第一壳体第二壳体、螺杆、转动盘以及移动盘；所述螺杆的两端与第一壳体和第二壳体相连，并与蜗轮相连；所述转动盘靠近第二壳体，所述移动盘与螺杆啮合在一起，在转动盘和移动盘之间设有一密封环；所述第一壳体、第二壳体、转动盘、移动盘以及密封环之间填充有磁流变液；在转动盘和移动盘相背离的一侧分别设有一永磁体。本发明结构简单，着陆距离大，并可根据实际情况调节，适应性更强，舒适性好，并且安全性更高，稳定性更好。

Description

永磁变磁场变面积磁流变液安全着陆装置

技术领域

本发明涉及高空逃生应急设备领域，尤其涉及一种永磁变磁场变面积磁流变液安全着陆装置。

背景技术

近年来，城市的高层建筑越来越多，楼梯或电梯在紧急情况例如火灾或类似情况发生于高层建筑例如公寓、旅店或医院中时不能被使用。为了处理这样的情况，人们设计了各种各样的紧急逃生装置，目前的逃生装置主要采用电力驱动和纯机械驱动两种驱动方式；如中国专利CN 103191529 A公开的一种“高楼逃生装置”，主要由绳子、套筒、减速调节螺杆、调节孔、销轴、安全手柄、吊钩、安全带组成，它利用安全手柄与绳子的摩擦力来控制逃生速度，主要应用于高楼逃生。中国专利CN 102049110 A公开的“高楼逃生装置”，它利用离心离合器、逆止器和齿轮等机构或零件组成一个纯机械式的逃生装置，逃生装置根据速度的不同其内部第一齿轮作出不同反应而达到控制速度的目的。中国专利CN 103736216 A公开了一种“新型高楼逃生装置”，它主要由外壳、中心转轴、滚轮、发条弹簧、弹力绳等组成，逃生人员在逃生个过程中，利用发条弹簧的弹性变形来降低逃生人员的逃生速度，已达到逃生的目的，逃生完后，该逃生装置利用发条弹簧所蓄势能使把手回到原位。中国专利CN105288876A公开的一种“永磁变长度磁流变液与摩擦复合软着陆装置”，该装置虽然也是利用磁流变液作为传力介质，永磁作为磁场，但是该装置永磁体的布置磁力线是环绕穿过磁流变液工作间隙，磁流变液有效工作面积较小，产生制动转矩较小，并且着转筒移动距离较小，卷筒转动圈数较小，着陆高度主要依靠卷筒的直径，所以该装置存在着陆高度较小的缺点。

但在实际使用过程中，电力驱动式逃生装置在工作过程中需要消耗电能，在发生诸如地震、火灾或者建筑倒塌等危险情况下，电路发生破坏，动力源发生断电，或者供电不足，这些情况都会导致逃生装置的工作的不可靠或者不能工作，而纯机械式逃生装置所逃生的距离有限或者逃生的距离不可以调节，亦或者对逃生人员的体重的限制比较窄，不能适用各种不同情况下的逃生人员。尤其在着陆过程中，如果不能保证安全、稳定并且缓慢的着陆，不但降低了着陆时的舒适性，并且极容易造成人员的伤亡。

综上所述，如何提供一种新型的安全着陆或逃生装置，以保证具有较高着陆高度，较大制动转矩，不需要电源，并保证逃生人员的安全和着陆时的舒适感，已成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决现有逃生装置着陆安全性低，着陆稳定性差，以及着陆距离固定，适应性差的问题，提供一种永磁变磁场变面积磁流变液安全着陆装置，着陆距离大，并可根据实际情况调节，适应性更强，舒适性好，并且安全性更高，稳定性更好。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种永磁变磁场变面积磁流变液安全着陆装置，其特征在于：包括底座、蜗轮、蜗杆、卷筒以及减速下降装置；所述底座包括左侧板、右侧板以及底板，所述左侧板和右侧板分别位于底板的左右两侧，并与底板固定连接；所述蜗杆的两端分别通过轴承与左侧板和右侧板相连，所述蜗轮与蜗杆啮合在一起，形成蜗轮蜗杆结构；其中，蜗杆的右端穿过右侧板后与卷筒相连，所述卷筒套设在蜗杆上，并能够随蜗杆同步转动；

所述减速下降装置位于蜗杆的一侧，其包括远离蜗杆的第一壳体、靠近蜗杆的第二壳体、螺杆、转动盘以及移动盘；所述第一壳体和/或第二壳体与底板固定连接；所述螺杆的两端分别通过轴承与第一壳体和第二壳体相连，其靠近蜗杆的一端穿过第二壳体后与蜗轮相连，并能够随蜗轮同步转动；所述转动盘和移动盘位于第一壳体和第二壳体围成的空腔内，并套设在螺杆上；其中，所述转动盘靠近第二壳体，并与螺杆固定连接，且转动盘能够随螺杆同步转动；所述移动盘与螺杆啮合在一起，当螺杆转动时，移动盘能够沿螺杆的轴向移动；

在转动盘和移动盘之间设有一密封环，所述密封环套设在螺杆上，其一端与转动盘或移动盘固定连接，在移动盘或转动盘上，对应密封环的位置设有一环槽，该密封环的另一端伸入该环槽内；所述第一壳体、第二壳体、转动盘、移动盘以及密封环围成磁流变液容置腔，在该磁流变液容置腔内填充有磁流变液；在转动盘和移动盘相背离的一侧分别设有一永磁体，且两永磁体的极性相反。

进一步地，在转动盘靠近移动盘的一侧，靠近其边沿处设有绕其一周的摩擦环；在移动盘靠近转动盘的一侧，对应摩擦环的位置设有绕其一周的弹性橡胶环。

进一步地，在第一壳体的外侧，绕其一周设有数个螺钉销，在移动盘靠近第一壳体的一侧，对应螺钉销的位置设有销孔，所述螺钉销的钉杆伸入销孔内。

进一步地，所述蜗杆的左端穿过左侧板后与一摇杆相连，通过该摇杆能够带动蜗杆转动。

进一步地，在移动盘与第一壳体之间以及转动盘与第二壳体之间均设有密封圈。

进一步地，所述永磁体呈环形，在转动盘和移动盘上，对应永磁体的位置分别设有一容置槽，两永磁体对应嵌设于转动盘和移动盘上的容置槽内。

进一步地，在第二壳体上设有注油螺塞，所述注油螺塞与磁流变液容置腔相连通。

进一步地，所述卷筒为多个，且多个卷筒的直径均不相同。

进一步地，还包括一复位电机，所述复位电机通过传动机构与蜗杆的左端可拆卸连接。

进一步地，在左侧板和右侧板的两侧分别设有一立板，在左侧板、右侧板以及两立板的上方设有盖板，使左侧板、右侧板、两立板以及盖板形成一封闭的空腔，在该空腔内填充有润滑油。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明采用永磁体提供磁场，结构简单，并且节能环保；在安全着陆过程中不需电能，克服了因灾难而使得电路破坏情况下，需要电能才能工作的逃生装置的缺点；利用永磁体提供磁场，磁流变液作为传动介质，工作过程磁流变液产生磁流变效应，依靠磁流变液的剪切应力产生制动转矩，达到制动的目的，并且左右两块永磁的布置使磁力线直接穿过磁流变液，剪切面积（有效工作面积）增大，着陆时制动转矩大，并且所用磁流变液体积少，节约了贵重材料。

2、本发明利用螺旋传动技术，在工作过程中，随着着陆人员逐渐着陆，移动盘轴向移动，两块永磁铁逐步靠近，磁场强度逐渐增大，同时，磁流变液被挤压向移动盘中心移动，磁力线穿过磁流变液的有效面积逐渐增大，从而使磁流变液产生的制动转矩逐渐增大，整个过程中，通过自调节磁场强度和磁流变液的有效工作面积，从而实现减速下降，安全性及可靠性更高；并且在将着陆时，采用弹性橡胶环与摩擦环接触，产生摩擦制动转矩，达到完全制动的目的，使着陆时舒适更好。

3、采用蜗杆减速器，可以根据蜗杆减速器的不同传动比，调节范围高的着陆高度，从而能够极大地增加着陆高度，使用不同的卷筒直径调节来改变范围小的着陆高度，适应性更强。

附图说明

图1为本发明中涡轮蜗杆的装配结构示意图。

图2为本发明中减速下降装置及其与涡轮蜗杆的装配结构示意图。

图中：1—左侧板，2—右侧板，3—底板，4—蜗轮，5—蜗杆，6—卷筒，7—第一壳体，8—第二壳体，9—螺杆，10—转动盘，11—移动盘，12—密封环，13—磁流变液，14—永磁体，15—弹性橡胶环，16—螺钉销，17—摇杆，18—注油螺塞，19—盖板，20—润滑油。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例：参见图1、图2，一种永磁变磁场变面积磁流变液安全着陆装置，包括底座、蜗杆5、蜗轮4、卷筒6以及减速下降装置。所述底座包括左侧板1、右侧板2以及底板3，所述左侧板1和右侧板2分别位于底板3的左右两侧，并与底板3固定连接；在底板3上设有数个螺孔，以便于安装时将其固定在地面或其他位置。所述蜗杆5的两端分别通过轴承与左侧板1和右侧板2相连，所述蜗轮4与蜗杆5啮合在一起，形成蜗轮蜗杆传动结构。具体实施时，在左侧板1和右侧板2的两侧分别设有一立板，在左侧板1、右侧板2以及两立板的上方设有盖板19，使左侧板1、右侧板2、两立板以及盖板19形成一封闭的空腔，在该空腔内填充有润滑油20；所述润滑油20至少能与蜗杆5的齿接触。这样，能够保证蜗杆5传动发热大时，避免蜗轮蜗杆传动失效，从而提高蜗轮蜗杆传动装置的可靠性。其中，蜗杆5的右端穿过右侧板2后与卷筒6相连，所述卷筒6套设在蜗杆5上，并通过键与蜗杆5周向固定相连，使卷筒6能够随蜗杆5同步转动；在卷筒6上绕有安全绳。具体实施时，所述卷筒6为多个，且多个卷筒6的直径均不相同；这样，能够设置多种不同长度的安全绳，从而适应不同高度的安全着陆或逃生，适应性更强。所述蜗杆5的左端穿过左侧板1后与一摇杆17相连，通过该摇杆17能够带动蜗杆5转动；这样，在无电源的情况下，可通过转动摇杆17进行整个装置的复位，以便于下一批人员的安全着陆使用。还包括一复位电机，该复位电机安装与底板3上；所述复位电机通过传动机构与蜗杆5的左端可拆卸连接；通过该复位电机能够带动蜗杆5转动；这样，在有电源的情况下，通过复位电机进行整个装置的复位，速度更快，效率更高。

所述减速下降装置位于蜗杆5的一侧，其包括远离蜗杆5的第一壳体7、靠近蜗杆5的第二壳体8、螺杆9、转动盘10以及移动盘11。所述第一壳体7和/或第二壳体8与底板3固定连接；实际加工过程中，第一壳体7与底板3成型为一体，从而能够有效提高整个装置的强度和稳定性。所述螺杆9的两端分别通过轴承与第一壳体7和第二壳体8相连，其靠近蜗杆5的一端穿过第二壳体8后与蜗轮4相连，并能够随蜗轮4同步转动。所述转动盘10和移动盘11位于第一壳体7和第二壳体8围成的空腔内，并套设在螺杆9上。其中，所述转动盘10靠近第二壳体8，并通过键与螺杆9形成周向固定连接，使转动盘10能够随螺杆9同步转动。所述移动盘11与螺杆9组成螺旋传动装置，当螺杆9转动时，移动盘11能够沿螺杆9轴向移动。具体实施时，在第一壳体7的外侧，绕其一周设有数个螺钉销16，在移动盘11靠近第一壳体7的一侧，对应螺钉销16的位置设有销孔，所述螺钉销16的钉杆伸入销孔内；其中，在移动盘11的移动过程中，螺钉销16的钉杆始终位于该销孔内。这样，通过螺钉销16对移动盘11进行定位，从而防止移动盘11在螺杆9转动的过程中随螺杆9转动，

在转动盘10和移动盘11之间设有一密封环12，所述密封环12套设在螺杆9上，其一端与转动盘10或移动盘11固定连接；其中该密封环12的内径大于螺杆9的外径，从而避免密封环12与螺杆9之间产生摩擦，降低整个装置的使用寿命。在移动盘11或转动盘10上，对应密封环12的位置设有一环槽，该密封环12的另一端伸入该环槽内；且在移动盘11移动的过程中，该密封环12始终位于环槽内。所述第一壳体7、第二壳体8、转动盘10、移动盘11以及密封环12围成磁流变液容置腔，在该磁流变液容置腔内填充有磁流变液13；其中，在该装置工作前，所述磁流变液13的体积为移动盘11和转动盘10的工作间隙的体积的20%左右，但着陆时，磁流变液13完全充满该工作间隙，达到安全着陆的目的，所用磁流变液13体积少，节约了贵重材料。在移动盘11与第一壳体7之间以及转动盘10与第二壳体8之间均设有密封圈，这样，能够避免磁流变液13的泄露。在第二壳体8上设有注油螺塞18，所述注油螺塞18与磁流变液容置腔相连通，从而便于注入或更换磁流变液13。在转动盘10和移动盘11相背离的一侧分别设有一永磁体14，且两永磁体14的极性相反，即其中一块永磁体14充磁N极，另一块永磁体14充磁S极。在实际加工过程中，所述永磁体14呈环形，装在转动盘10和移动盘11上，对应永磁体14的位置分别设有一容置槽，两永磁体14对应嵌设于转动盘10和移动盘11上的容置槽内；这样，永磁体14的安装稳定性更好，并且能够有小减小整个装置的体积。

为进一步提高着陆时的舒适效果，在转动盘10靠近移动盘11的一侧，靠近其边沿处设有绕其一周的摩擦环；在移动盘11靠近转动盘10的一侧，对应摩擦环的位置设有绕其一周的弹性橡胶环15；当移动盘11挤压磁流变液13后，能使弹性橡胶环15与摩擦环接触并产生摩擦制动转矩。这样，利用弹性橡胶环15与摩擦盘进行缓冲减速着陆，能进一步保证安全着陆或逃生人员的安全感和舒适感。

在装配过程中，在左侧板1的左侧、右侧板2的右侧、第一壳体7的外侧以及第二壳体8的外侧，分别设有一轴承端盖；从而能够有效对轴承进行定位，避免轴承产生轴向移动。在轴承端盖与蜗杆5之间以及轴承端盖与螺杆9之间均设有毛毡圈；从而能够减少灰尘等进入轴承内部，以延长轴承的使用寿命。

本发明采用永磁体14提供磁场，结构简单，并且节能环保；在安全着陆过程中不需电能，避免了因灾难而使得电路破坏情况下，只能依靠电源才能工作的安全着陆或逃生装置而无法使用的缺点。利用磁流变液13作为传动介质，永磁体14作为磁源激发磁流变液13产生磁流变效应，进而产生制动转矩减速，安全性及可靠性更高。利用螺旋传动技术，在工作过程中，随着逃生人员逐渐着陆，移动盘11轴向移动，磁场强度逐渐增大，同时，磁流变液13剪切面积（有效工作的面积）逐渐增大，从而使磁流变液13产生的制动转矩逐渐增大，整个过程中，通过自调节磁流变液13的有效工作面积从而实现减速下降；使着陆效果更好，安全性更高。

本发明在工作过程中，磁流变液13在永磁磁场作用下，磁流变液13中的磁性颗粒沿磁力线方向排列成链状结构，产生剪切屈服应力，依靠这种剪切屈服应力能产生制动转矩；且制动转矩随磁场强度和磁流变液13与转动盘10、移动盘11的有效工作面积的变化而变化。

当距地面较高（或初始位置）时，转动盘10与移动盘11间隙较大，如20mm，磁流变液13与转动盘10和移动盘11的有效工作面积较小；磁流变液13所产生的制动转矩较小，这时，卷筒6能够较快地转动，使安全着陆人员能够快速下降。当距地面较低时，转动盘10与移动盘11之间的间隙变小，如2mm，此时，两永磁体14之间的间隙也间隙，产生的磁场强度增大，同时，磁流变液13的有效工作面积也增大；从而使磁流变液13所产生的制动转矩较大，卷筒6转动较慢，使人员缓慢下降。当刚要到达地面时，转动盘10与弹性橡胶环15接触，产生摩擦制动转矩，并且起到缓冲作用，从而进一步保证了到达地面时的舒适感。

在到达地面后，在有电源的条件下，可通过电机驱动蜗杆5轴装置快速复位 ；在没有电源的情况下，可通过人力摇动摇杆17快速复位。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种永磁变磁场变面积磁流变液安全着陆装置，其特征在于：包括底座、蜗杆、蜗轮、卷筒以及减速下降装置；所述底座包括左侧板、右侧板以及底板，所述左侧板和右侧板分别位于底板的左右两侧，并与底板固定连接；所述蜗杆的两端分别通过轴承与左侧板和右侧板相连，所述蜗轮与蜗杆啮合在一起，形成蜗轮蜗杆结构；其中，蜗杆的右端穿过右侧板后与卷筒相连，所述卷筒套设在蜗杆上，并能够随蜗杆同步转动；

所述减速下降装置位于蜗杆的一侧，其包括远离蜗杆的第一壳体、靠近蜗杆的第二壳体、螺杆、转动盘以及移动盘；所述第一壳体和/或第二壳体与底板固定连接；所述螺杆的两端分别通过轴承与第一壳体和第二壳体相连，其靠近蜗杆的一端穿过第二壳体后与蜗轮相连，并能够随蜗轮同步转动；所述转动盘和移动盘位于第一壳体和第二壳体围成的空腔内，并套设在螺杆上；其中，所述转动盘靠近第二壳体，并与螺杆固定连接，且转动盘能够随螺杆同步转动；所述移动盘与螺杆啮合在一起，当螺杆转动时，移动盘能够沿螺杆的轴向移动；

在转动盘和移动盘之间设有一密封环，所述密封环套设在螺杆上，其一端与转动盘或移动盘固定连接，在移动盘或转动盘上，对应密封环的位置设有一环槽，该密封环的另一端伸入该环槽内；所述第一壳体、第二壳体、转动盘、移动盘以及密封环围成磁流变液容置腔，在该磁流变液容置腔内填充有磁流变液；在转动盘和移动盘相背离的一侧分别设有一永磁体，且两永磁体的极性相反。

2.根据权利要求1所述的永磁变磁场变面积磁流变液安全着陆装置，其特征在于：在转动盘靠近移动盘的一侧，靠近其边沿处设有绕其一周的摩擦环；在移动盘靠近转动盘的一侧，对应摩擦环的位置设有绕其一周的弹性橡胶环。

3.根据权利要求1所述的永磁变磁场变面积磁流变液安全着陆装置，其特征在于：在第一壳体的外侧，绕其一周设有数个螺钉销，在移动盘靠近第一壳体的一侧，对应螺钉销的位置设有销孔，所述螺钉销的钉杆伸入销孔内。

4.根据权利要求1所述的永磁变磁场变面积磁流变液安全着陆装置，其特征在于：所述蜗杆的左端穿过左侧板后与一摇杆相连，通过该摇杆能够带动蜗杆转动。

5.根据权利要求1所述的永磁变磁场变面积磁流变液安全着陆装置，其特征在于：在移动盘与第一壳体之间以及转动盘与第二壳体之间均设有密封圈。

6.根据权利要求1所述的永磁变磁场变面积磁流变液安全着陆装置，其特征在于：所述永磁体呈环形，在转动盘和移动盘上，对应永磁体的位置分别设有一容置槽，两永磁体对应嵌设于转动盘和移动盘上的容置槽内。

7.根据权利要求1所述的永磁变磁场变面积磁流变液安全着陆装置，其特征在于：在第二壳体上设有注油螺塞，所述注油螺塞与磁流变液容置腔相连通。

8.根据权利要求1所述的永磁变磁场变面积磁流变液安全着陆装置，其特征在于：所述卷筒为多个，且多个卷筒的直径均不相同。

9.根据权利要求1所述的永磁变磁场变面积磁流变液安全着陆装置，其特征在于：还包括一复位电机，所述复位电机通过传动机构与蜗杆的左端可拆卸连接。

10.根据权利要求1所述的永磁变磁场变面积磁流变液安全着陆装置，其特征在于：在左侧板和右侧板的两侧分别设有一立板，在左侧板、右侧板以及两立板的上方设有盖板，使左侧板、右侧板、两立板以及盖板形成一封闭的空腔，在该空腔内填充有润滑油。