CN110559571A - 一种基于内缓冲弹簧的缓冲式速差防坠装置 - Google Patents

Abstract

本专利提供了一种既能可靠锁止，又能防止锁止时对人体产生较大作用力，具有缓冲效果的缓冲式速差防坠装置。其包括机架，中心轴，转动设置在中心轴上的鼓轮，卷绕在鼓轮上的安全绳；在机架与鼓轮圆盘之间的空间内设置棘爪、棘轮在内的锁止结构，在机架上固定棘轮导向装置，棘轮可相对于棘轮导向装置转动地设置在包括弧形板在内的棘轮导向装置上，在棘轮内周上有突出的安全块；在弧形板与安全块内周之间有内缓冲弹簧；棘爪套装在固定在鼓轮上的棘爪转轴上；当鼓轮沿工作方向转动的旋转速度超过锁止速度时，棘爪在离心力的作用力绕棘爪转轴转动，棘爪卡入棘轮槽，鼓轮和棘爪带动棘轮一起开始转动，在内缓冲弹簧的作用下，转动一定角度后即停止转动。

Description

一种基于内缓冲弹簧的缓冲式速差防坠装置

技术领域

本专利涉及一种安全防护用具领域，尤其涉及一种用于工人高空作业时的一种基于内缓冲弹簧的缓冲式速差防坠装置。

背景技术

高空作业及各项基础设施建设如火如荼，人们对作业安全性的要求越来越高。安全带和安全绳的定义不再局限于传统的概念，根据使用场合的不同，拓展到速差防坠器、导轨防坠器和绳索防坠器等。其中，速差防坠器又称速差自控器能够满足多变的工作环境和生产需求，因此应用最为广泛，市场占有率大概是所有防坠器的80%,是目前比较理想的防高空坠落装置，它从根本上解决了高空安全事故频发的问题。

高空作业时，速差防坠器的机架一端悬挂于高处，安全绳伸出速差防坠器的外端挂于操作人员腰部（或系在操作人员腰部上的完全带），安全绳随着工人作业而随动。它的工作原理是当操作人员平时正常作业以正常速度下降时，防坠器的卷绕在鼓轮上的安全绳跟随人体运动而放出保持在合适的长度，一旦操作人员下降速度过大或发生坠落时，由于安全绳放出速度超出正常速度，防坠器内部机械发生作用，鼓轮被锁止、安全绳无法放出，避免了操作人员继续跌落可能带来的冲击伤害，当操作人员恢复正常工作时，防坠器可人工解锁进行下一次的安全防护。

对于高空作业人员来说，速差防坠器是必不可少的防护用具。但一般的高空速差防坠器都不具备缓冲功能，即在鼓轮被锁止的瞬间就停止转动（当然，安全绳也不再放出），也就是说鼓轮的速度瞬间降为零，操作人员的下降速度也瞬间降为零，这导致系在操作人员腰部（或操作人员腰部的完全带）上的安全绳外端对人体产生较大作用力，对人体伤害严重，因此具有缓冲功能的速差防坠装置的研究很有必要，具备广阔的应用前景。

发明内容

本专利针对速差防坠器在锁止瞬间立即止动，对人体冲击很大的问题，提供了一种既能可靠锁止，又能防止锁止时对人体产生较大作用力，具有缓冲效果的基于内缓冲弹簧的缓冲式速差防坠装置，用于工人高空作业时安全防护。

本专利的目的是通过以下技术方案实现：

本专利所述的基于内缓冲弹簧的缓冲式速差防坠装置，包括：机架23，固定在机架23上的中心轴5，转动设置在中心轴上的鼓轮6位于机架内，卷绕在鼓轮6上的安全绳21的内端固定在鼓轮上，外端穿过机架23向外延伸；鼓轮6沿工作方向转动时放出安全绳21，沿与工作方向相反的非工作方向转动时，收回安全绳21；在机架23与鼓轮6圆盘之间的空间内设置包括棘爪7、棘轮19在内的锁止结构；棘轮上的齿槽均布在棘轮19的外周，棘爪7位于棘轮外周外侧；在与鼓轮圆盘相对的机架上固定有棘轮导向装置，棘轮导向装置包括与棘轮19的两端面接触的上挡板、下挡板，固定在上挡板与下挡板之间的弧形板，弧形板的弧面与棘轮内周滑动配合；棘轮19的转动轴线与鼓轮6的转动轴线同轴；在棘轮19内周上设置突出棘轮内周的安全块；在弧形板与安全块内周之间设置有能够对转动的棘轮19施加阻力，使得棘轮沿工作方向逐渐停止转动的内缓冲阻尼装置，内缓冲阻尼装置为内缓冲弹簧，内缓冲弹簧的两端分别与安全块和弧形板相连；内缓冲弹簧在常态时对棘轮施加使得棘轮具有沿非工作方向转动趋势的弹簧力；

棘爪7套装在固定在鼓轮6上的棘爪转轴15上，在鼓轮6上设置有限制棘爪7绕棘爪转轴15沿某一方向即止转方向摆动的挡柱10，在鼓轮6与棘爪7之间设置有常态时使得棘爪7与挡柱10相接触状态的弹性元件；

当鼓轮6绕中心轴5沿工作方向转动的旋转速度超过设定的锁止速度时，棘爪7在离心力的作用力绕棘爪转轴15沿与止转方向相反的锁止方向转动，棘爪7的尖端卡入棘轮19的齿槽，鼓轮6和棘爪7带动棘轮19一起沿工作方向开始转动，此时在内缓冲阻尼装置的作用下，鼓轮6、棘爪7、棘轮19转动一定角度a后即逐渐停止转动。

本专利的有益效果：工人高空作业时，机架一端相对固定悬挂于高处，安全绳21外端挂于工人腰部，安全绳21随着工人作业而随动。在平时正常作业时，鼓轮6整体机构转速很缓慢，也即鼓轮6圆盘的棘爪7受到的离心力很小，克服不了弹性元件对棘爪7的作用力，棘爪7基本上处于与挡柱10相接触的状态，基本不会绕棘爪转轴15转动，从而棘爪7尖端不会与棘轮19接触，连接有棘爪7的鼓轮6可以顺利沿工作方向转动，安全绳逐渐放出。一旦作业时发生坠落，安全绳外端受到人体下坠的力，带动鼓轮6快速转动，当鼓轮转速达到锁止速度时，使得鼓轮6圆盘上的棘爪7受到较大离心力，棘爪7克服弹性元件的作用力而绕着棘爪转轴15沿锁止方向发生转动，棘爪7尖端会卡到棘轮19上齿槽内，实现一次锁止。由于棘轮并不是固定在机架上，而是可以相对于机架转动，所以一次锁止时，鼓轮、棘爪仍可以带动棘轮继续沿工作方向转动，也即棘轮19从而跟随转动，此时内缓冲阻尼装置开始发挥作用。棘轮19必须克服内缓冲弹簧的弹簧力才能转动，内缓冲弹簧起到阻碍棘轮19转动的作用，对棘轮起到阻碍转动和减缓转动速度的效果，这样鼓轮6、棘爪7、棘轮19一起转动一定角度a后即逐渐停止转动，实现二次锁止，避免了鼓轮一次锁止即止动对人体造成的冲击力，达到了缓冲作用并实现二次锁止停止坠落，保证使用者的安全。

这种棘爪、棘轮等组成的锁止机构是外啮合棘轮机构。棘轮导向装置包括与棘轮19的两端面接触的上挡板、下挡板，固定在上挡板与下挡板之间的弧形板，弧形板的弧面与棘轮周向滑动配合。这种棘轮导向装置结构简单，对棘轮在轴向和径向定位，棘轮只能以中心轴轴线转动。

作为对上述的基于内缓冲弹簧的缓冲式速差防坠装置的进一步改进，上述的基于内缓冲弹簧的缓冲式速差防坠装置，内缓冲弹簧为拉簧，内缓冲拉簧在常态时对棘轮施加使得棘轮具有沿非工作方向转动趋势的拉力。

最好，内缓冲阻尼装置还包括钢板弹簧4，钢板弹簧4一端固定在棘轮19的内周上，另一端穿过中心轴5并与中心轴5滑动配合；钢板弹簧4一端固定在安全块上，另一端穿过中心轴5并与中心轴5滑动配合，或者，钢板弹簧4一端固定在中心轴5上，另一端伸入安全块上所开的滑槽内与滑槽滑动配合；当棘爪7的尖端卡入棘轮19的齿槽，鼓轮6和棘爪7带动棘轮19一起沿工作方向转动一定角度b时，安全块与弧形板9接触，使得鼓轮6、棘爪7、棘轮19停止转动；b≥a。

棘轮19也必须克服钢板弹簧4的弯矩才能转动，钢板弹簧4起到阻碍棘轮19转动的作用，对棘轮起到阻碍转动和减缓转动速度的效果。由于棘轮转动时，钢板弹簧会发生形变，如在中心轴的周向方向弯曲，所以钢板弹簧的两端不能同时固定，其一端固定时，另一端应是能自由伸缩的自由端。

本专利的结构工作时，在内缓冲阻尼装置的作用下，鼓轮6、棘爪7、棘轮19一般转动一定角度a后即逐渐停止转动。但是也有可能由于内缓冲阻尼装置对棘轮产生的阻滞作用力较小，或者内缓冲阻尼装置失效时，鼓轮6、棘爪7、棘轮19转动角度a后仍不能停止转动，为了防止意外，就需要一个限制棘轮沿工作方向转动最大角度的安全装置，它能够在棘轮19转动角度a后仍不能停止转动时起作用，对棘轮进行止动。具体到该结构来说，弧形块、安全块等构成了安全装置，鼓轮6和棘爪7带动棘轮19一起沿工作方向转动一定角度b时，安全块与弧形块9刚性接触，使得棘轮19停止转动。该安全装置限制棘轮沿工作方向转动的最大角度为b。显然棘轮沿工作方向能够转动的最大角度b≥a。这样，本装置把内缓冲阻尼装置、棘轮导向装置、安全装置完美有机统一到一起，结构简洁。

同时，内缓冲拉簧连接在安全块与棘轮导向装置中的弧形板之间，简化了整体结构，也使得内缓冲拉簧对棘轮的作用力在棘轮所在的平面内，防止对棘轮施加轴向方向的力。

作为对上述的基于内缓冲弹簧的缓冲式速差防坠装置的进一步改进，内缓冲弹簧为压簧，内缓冲压簧在常态时对棘轮施加使得棘轮具有沿非工作方向转动趋势的弹力。

最好，内缓冲阻尼装置还包括钢板弹簧4，钢板弹簧4一端固定在棘轮19的内周上，另一端穿过中心轴5并与中心轴5滑动配合；钢板弹簧4一端固定在安全块上，另一端穿过中心轴5并与中心轴5滑动配合，或者，钢板弹簧4一端固定在中心轴5上，另一端伸入安全块上所开的滑槽内与滑槽滑动配合；当棘爪7的尖端卡入棘轮19的齿槽，鼓轮6和棘爪7带动棘轮19一起沿工作方向转动一定角度c时，内缓冲弹簧被完全压缩，此时弧形板、内缓冲压簧、安全块之间刚性接触，使得鼓轮6、棘爪7、棘轮19停止转动；c≥a。

棘轮19也必须克服钢板弹簧4的弯矩才能转动，钢板弹簧4起到阻碍棘轮19转动的作用，对棘轮起到阻碍转动和减缓转动速度的效果。由于棘轮转动时，钢板弹簧会发生形变，如在中心轴的周向方向弯曲，所以钢板弹簧的两端不能同时固定，其一端固定时，另一端应是能自由伸缩的自由端。

同时，内缓冲压簧连接在安全块与棘轮导向装置中的弧形板之间，简化了整体结构，也使得内缓冲压簧对棘轮的作用力在棘轮所在的平面内，防止对棘轮施加轴向方向的力。

另外，该结构把钢板弹簧4、内缓冲压簧等内缓冲阻尼装置与限制棘轮沿工作方向转动最大角度的安全装置有机的结合了起来。具体到该结构来说，弧形板、内缓冲压簧、安全块等构成了安全装置，鼓轮6和棘爪7带动棘轮19一起沿工作方向转动一定角度c时，内缓冲压簧被完全压缩，此时弧形板、内缓冲压簧、安全块之间刚性接触，使得鼓轮6、棘爪7、棘轮19停止转动。该安全装置限制棘轮沿工作方向转动的最大角度为c。显然棘轮沿工作方向能够转动的最大角度c≥a。本装置把内缓冲阻尼装置、棘轮导向装置、安全装置完美有机统一到一起，结构简洁。

作为对上述的基于内缓冲弹簧的缓冲式速差防坠装置的进一步改进，安全块上开有宽度与钢板弹簧厚度相等的滑槽，钢板弹簧末端上开有孔，伸入滑槽内，固定在安全块的销钉穿过钢板弹簧末端上所开的孔，使得钢板弹簧末端在棘轮的径向方向被固定。这种结构简单且方便安装。

作为对上述的基于内缓冲弹簧的缓冲式速差防坠装置的进一步改进，它还包括卷簧25、卷簧盘22在内的安全绳回收装置；穿过鼓轮6和卷簧盘22的中心轴5的上下两端与机架23固定相连，卷簧盘22固定在鼓轮6的下部且位于鼓轮6下部与机架之间，位于卷簧盘22内的卷簧25的一端固定在中心轴5上，另一端固定在卷簧盘22的周边；当在安全绳的外端施加外力，通过安全绳21拉动鼓轮6和卷簧盘22沿工作方向转动时，卷簧25被绕紧扭矩逐渐增大；当外力释放时，卷簧25带动卷簧盘22和鼓轮6沿非工作方向转动，伸出机架的安全绳长度逐渐缩短，安全绳21被卷绕在鼓轮6上。

作为对上述的基于内缓冲弹簧的缓冲式速差防坠装置的进一步改进，它还包括外缓冲阻尼装置，外缓冲阻尼装置包括一端连接机架上和/或安全绳外端的外缓冲拉簧，外缓冲拉簧的另一端用于与缓冲式速差防坠装置的挂载点和/或人体的安全带相连。

当鼓轮沿工作方向转动速度超过锁止速度时，棘爪因离心力而摆动，棘爪尖端卡入棘轮上齿槽实现一次锁止、二次锁止时，或者鼓轮转动到最大角度由于安全装置的作用而停止转动时，由于鼓轮速度突然减小，外缓冲拉簧被拉伸，减小了安全绳对人体的作用力，进一步提高了缓冲效果。

附图说明

图1是实施例1的复合缓冲式速差防坠装置的总装示意图；

图2是实施例1的复合缓冲式速差防坠装置的立体图；

图3是实施例1的立体图（去掉上机架等）；

图4是实施例1的俯视图（去掉上机架等）；

图5是图4的A-A剖面图；

图6是图4的B-B剖面图；

图7是圆盘、棘轮、棘爪、中心轴等的立体图；

图8是鼓轮、棘爪、棘轮、卷簧盘等的立体图；

图9是鼓轮、卷簧盘等的立体图；

图10是卷簧盘、中心轴等的立体图；

图11是卷簧盘、卷簧、中心轴等的立体图；

图12是鼓轮、卷簧盘、卷簧等的立体图；

图13是实施例1中的鼓轮在内缓冲阻尼装置的作用下转动角度a时的状态图；

图14是实施例1中的下挡板、弧形板、棘轮等的立体图；

图15是实施例1中的上挡板、下挡板、弧形板等的立体图；

图16是实施例2的复合缓冲式速差防坠装置的立体图（去掉了上机架等）；

图17是实施例2的钢板弹簧、棘轮、棘爪、弧形板、中心轴等的立体图；

图18是实施例2的俯视图（去掉上机架等）；

图19是图18的C-C剖面图；

图20是图18的D-D剖面图；

图21是实施例2中的鼓轮在安全装置的作用下停止转动时的状态图。

图中，1 第一外缓冲拉伸弹簧，2第二外缓冲拉伸弹簧，4 钢板弹簧，5 中心轴，51孔，6 鼓轮，61圆盘，62圆筒，63开口，7 棘爪，8 垫柱，9 弧形板（止动块），10 棘爪挡柱，11弹簧紧固螺钉，12 内缓冲拉簧，13 绳索端口，14 棘爪拉伸弹簧，15 棘爪转轴，16 卡簧，17销钉，18 绳索柱，19 棘轮，20 内缓冲压簧，21 安全绳，22 卷簧盘，221槽，23 机架，231上机架，下232机架，24 耐磨轴套，25 卷簧，26上挡板，27下挡板，28安全块。

具体实施方式

下面结合附图，对本专利作进一步说明：

实施例1：

参见如图1-3所示的一种复合缓冲式速差防坠装置，包括机架23、锁止机构和鼓轮6、和缓冲部分；机架23是由上机架231和下机架232固定连接构成；所述机架一端具有供安全绳穿过的绳索端口13，另一端为挂钩端。所述机架23上设有中心轴，中心轴5两端分别固定在上机架231和下机架232。在上机架231下表面上通过四个垫柱8固定两个以中心轴对称的棘轮导向装置。每个棘轮导向装置包括上挡板26、下挡板27，位于上挡板与下挡板之间的弧形板（止动块）9。弧形板9的弧面与齿槽均布在外周的棘轮19的内周滑动配合。棘轮的两端面分别与上挡板与下挡板接触。下挡板27下方是鼓轮6，但鼓轮6与下挡板27之间不接触。

参见图4-6，所述鼓轮6是由上部的直径较大的圆盘（也就是鼓轮的上端面）61和下部的直径较小的圆筒62组成的一体结构。鼓轮6圆筒通过耐磨轴套24套装在中心轴5上。鼓轮6和耐磨轴套24可以相对于中心轴转动。

参见图8-12，所述鼓轮6的圆筒62部分为中空式，圆筒的圆柱面具有开口63，圆筒下端与卷簧盘22固定连接绳索柱18固定中空的圆筒内部；安全绳21内端套接于绳索柱18上，并通过开口缠绕于鼓轮6圆筒部分；安全绳21外端穿过机架上的绳索端口13后再与第一外缓冲拉伸弹簧1相连接，第一外缓冲拉伸弹簧1另一端与使用者相连；。

参见图5、11、12，在高空作业时，安全绳21的外端通过第一外缓冲拉伸弹簧1与工人相连，所以使用者下坠的速度与安全绳21速度同步，安全绳21拉动鼓轮6沿工作方向转动。所述卷簧盘22内设有卷簧25，卷簧25的一端通过螺钉固定在转轴5穿过卷簧盘22的下端部的孔51处，另一端通过螺钉固定在卷簧盘22周边所开的槽221上，整个卷簧25被限制在卷簧盘22内部。在发生坠落排除危险后，卸载安全绳21外端的力，安全绳21会在卷簧25的作用下收缩缠绕回鼓轮6上，并且棘爪7会在棘爪限位弹簧14的拉力下恢复至与挡柱10接触的初始状态。

参见图3、5、14、15，所述中心轴5上端中心处交错穿插有两钢板弹簧4，钢板弹簧4头端穿过中心轴5并可相对自由移动，末端与棘轮内周固定相连。钢板弹簧4与棘轮内周固定连接方式很多，如本实施例采用该结构：突出于棘轮19内圈的但与棘轮是一体的两个安全块28上开有与钢板弹簧4基本等厚的滑槽，钢板弹簧4末端上开有孔，伸入滑槽内，固定在安全块28的销钉17穿过钢板弹簧4末端上所开的孔，使得钢板弹簧4末端在棘轮的径向方向被固定。

参见图3-5、7，所述棘轮19内周上的安全块28两侧与相邻的止动块9之间分别以内缓冲拉簧12，内缓冲压簧20连接。内缓冲拉簧12在常态时对棘轮施加使得棘轮具有沿非工作方向转动趋势的拉力。内缓冲压簧20在常态时对棘轮施加使得棘轮具有沿非工作方向转动趋势的推力。两个安全块，两个内缓冲拉簧12，两个内缓冲压簧20均以中心轴中心对称。

在正常工作使用时棘轮19和与之连接的钢板弹簧4和内缓冲拉簧12、内缓冲压簧20都相对于机架23没有发生移动。所述的中心轴5套接有鼓轮6和卷簧盘22，鼓轮6和卷簧盘22固定连接，鼓轮6和卷簧盘22固定为一体机构，在正常工作时其作为整体绕着中心轴5转动；鼓轮6圆盘上端固定有中心对称的两棘爪转轴15和两棘爪挡柱10，所述两棘爪转轴15上分别套接有位于棘轮外周的棘爪7，在两棘爪转轴15上分别设有卡簧16，以此来限制棘爪7沿棘爪转轴15的轴向移动；所述两棘爪7上分别连接有棘爪拉伸弹簧14，棘爪拉伸弹簧14一端连接于棘爪7尖端，棘爪拉伸弹簧另一端连接在固定在鼓轮6圆盘上端的弹簧紧固螺钉11上。

所述锁止机构是由固定的棘轮导向装置中的弧形块（止动块）9、棘轮19和可绕棘爪转轴15转动并连接于棘爪拉伸弹簧14的棘爪7构成，此锁止机构为双内锁止机构对称分布。

所述缓冲部分包括内缓冲阻尼装置和外缓冲拉簧两种形式。所述内缓冲阻尼装置包括交错穿插于中心轴并且末端固定于安全块28上的一对钢板弹簧4和连接于安全块28与止动块9之间的一对内缓冲拉簧12、一对内缓冲压簧20组成；外缓冲拉簧是在连接在安全绳21外端的第一外缓冲拉伸弹簧1和/或连接在机架23挂钩端的第二外缓冲拉伸弹簧2。

工人高空作业时，机架23挂钩端通过第二外缓冲拉伸弹簧2相对固定悬挂于高处，安全绳21外端通过第一外缓冲拉伸弹簧1挂于工人腰部的安全带上，安全绳21随着工人作业而随动，在平时正常作业时，鼓轮6整体机构转速很缓慢，也即鼓轮6圆盘上端的棘爪7受到的离心力很小，克服不了棘爪拉伸弹簧14的拉伸力，棘爪与挡柱10相接触，不会绕棘爪转轴15转动，从而棘爪7尖端不会与棘轮外周的齿槽接触，棘爪可以顺利通过棘轮19而不会受到阻碍。一旦作业时发生坠落，受到人体下坠的力，鼓轮6沿工作方向的转速变快，使得鼓轮6圆盘上的棘爪7受到较大离心力，棘爪7克服棘爪拉伸弹簧14的拉伸力而绕着棘爪转轴15发生转动，当鼓轮转速达到锁止转速时，棘爪7尖端会向棘轮的齿槽方向摆动卡到棘轮19内，实现一次锁止而带动内缓冲阻尼装置开始发挥作用，也即棘轮19从而跟随鼓轮沿工作方向转动，钢板弹簧4由于一端与棘轮19固定连接，另一端与中心轴5自由滑动接触，棘轮19的转动使得钢板弹簧4发生弯曲，钢板弹簧4起到阻碍棘轮19转动的作用，同时棘轮19与止动块9之间连接的一对内缓冲拉簧12对棘轮的施加阻碍棘轮沿工作方向转动的拉力，一对内缓冲压簧20对棘轮的施加阻碍棘轮沿工作方向转动的推力，同样起到阻碍转动的作用。钢板弹簧4、内缓冲拉簧12、内缓冲压簧20的共同作用减缓了棘轮沿工作方向的转动速度，直到棘轮停止转动，参见图13，实现二次锁止停止坠落，起到了缓冲效果。

参考图13，在钢板弹簧4、内缓冲拉簧12、内缓冲压簧20等内缓冲阻尼装置的共同作用下，仍不能使得棘轮停止转动时，此时安全块28将继续拉动内缓冲拉簧12、推动内缓冲压簧20，使得内缓冲拉簧12被拉伸、内缓冲压簧20被完全压缩，直到安全块、内缓冲压簧、弧形板之间刚性接触，鼓轮6、棘爪7、棘轮19停止转动。所以，安全块、内缓冲压簧、弧形板等组成的安全装置即使在内缓冲阻尼装置未能阻止鼓轮6等停止转动的情形下，通过安全块、内缓冲压簧、弧形板之间刚性接触，对鼓轮6实现止动，保证使用者的安全。安全装置能够在出现内缓冲阻尼装置失效、未能阻止鼓轮6停止转动的极端情况或意外情况时，最终使得鼓轮6停止转动，是保证使用者安全的最后一道防线。

参见图1、2、13，实现一次锁止、二次锁止时，或者鼓轮转动到最大角度由于安全装置的作用而停止转动时，由于鼓轮速度突然减小，两个外缓冲拉簧（第一外缓冲拉簧和第二外缓冲拉簧）被拉伸，使得安全块、内缓冲压簧与止动块9相碰撞止动时冲击更加柔和，减小了安全绳对人体的作用力，进一步提高了缓冲效果，保证使用者的安全。

实施例2：

参见图16-20所示出的实施例2（并参考图1、2、10-12），其与实施例1的主要不同点是：1）、实施例2中的内缓冲阻尼装置只有钢板弹簧4，没有实施例1中的内缓冲拉簧和内缓冲压簧。2）、实施例1中的钢板弹簧4头端穿过中心轴5并可相对自由移动，末端通过销钉17被固定在安全块28上。实施例2中的多块中心对称的钢板弹簧4头端与中心轴5固定相连，末端伸入安全块28上所开滑槽内与滑槽之间形成自由滑动配合，所以也无需实施例1中的用于把钢板弹簧4末端固定在安全块28上的销钉17。3）、实施例1中的安全装置主要由安全块、内缓冲压簧、弧形板等组成；实施例2中的安全装置主要由安全块、内缓冲压簧、弧形板等组成，没有实施例1中的内缓冲压簧。

对于实施例2来说，参考图21，一旦作业时发生坠落，受到人体下坠的力，鼓轮6转速变快，使得鼓轮6圆盘上的棘爪7受到较大离心力，棘爪7克服棘爪拉伸弹簧14的拉伸力而绕着棘爪转轴15发生转动，当鼓轮转速达到锁止转速时，棘爪7尖端会向棘轮的齿槽方向摆动卡到棘轮19内，实现一次锁止而带动内缓冲阻尼装置开始发挥作用，也即棘轮19从而跟随鼓轮沿工作方向转动，钢板弹簧4由于头端与中心轴5固定连接，末端与棘轮19自由滑动接触，棘轮19的转动使得钢板弹簧4发生弯曲，钢板弹簧4起到阻碍棘轮19转动的作用。

在多块钢板弹簧4的共同作用下，仍不能使得棘轮停止转动时，棘轮将继续沿工作方向转动，直到安全块与弧形板之间刚性接触，参见图21，通过安全块、弧形板等组成的安全装置使得鼓轮6、棘爪7、棘轮19停止转动，防止钢板弹簧4未能阻止鼓轮6停止转动的极端情况或其它意外情况出现时，导致完全事故的发生。

除以上结构不同外，其它结构与实施例1基本相同，不再描述。

实施例3：参考图7，把实施例1中的内缓冲拉簧和内缓冲压簧去掉即得到实施例3。也就是说，实施例3中的内缓冲阻尼装置只有钢板弹簧。当然，实施例3中的安全装置主要由安全块、弧形板等组成，没有实施例1中的内缓冲压簧。

对于实施例3来说，在2块钢板弹簧4的共同作用下，仍不能使得棘轮停止转动时，棘轮将继续沿工作方向转动，直到安全块与弧形板之间刚性接触，使得鼓轮6、棘爪7、棘轮19停止转动，通过安全块、弧形板等组成的安全装置在出现鼓轮不能停转的意外情况下，对鼓轮进行止动。

除以上结构不同外，其它结构与实施例1基本相同，不再描述。

实施例4：把实施例1中的钢板弹簧去掉即得到实施例4。也就是说，实施例4中的内缓冲阻尼装置只有内缓冲压簧和内缓冲拉簧，没有钢板弹簧。

除以上结构不同外，其它结构与实施例1基本相同，不再描述。

实施例5：把实施例1中的钢板弹簧和内缓冲拉簧去掉即得到实施例5。也就是说，实施例5中的内缓冲阻尼装置只有内缓冲压簧，没有钢板弹簧和内缓冲拉簧。

除以上结构不同外，其它结构与实施例1基本相同，不再描述。

实施例6：把实施例1中的钢板弹簧和内缓冲压簧去掉即得到实施例5。也就是说，实施例5中的内缓冲阻尼装置只有内缓冲拉簧，没有钢板弹簧和内缓冲压簧。

对于实施例6来说，在2个内缓冲拉簧的共同作用下，仍不能使得棘轮停止转动时，棘轮将继续沿工作方向转动，直到安全块与弧形板之间刚性接触，使得鼓轮6、棘爪7、棘轮19停止转动，通过安全块、弧形板等组成的安全装置在出现鼓轮不能停转的意外情况下，对鼓轮进行止动。

除以上结构不同外，其它结构与实施例1基本相同，不再描述。

实施例7：把实施例1中内缓冲拉簧去掉即得到实施例7。也就是说，实施例7中的内缓冲阻尼装置只有内缓冲压簧和钢板弹簧，没有内缓冲拉簧。

除以上结构不同外，其它结构与实施例1基本相同，不再描述。

实施例8：把实施例1中内缓冲压簧去掉即得到实施例8。也就是说，实施例8中的内缓冲阻尼装置只有内缓冲拉簧和钢板弹簧，没有内缓冲压簧。

对于实施例8来说，在2个内缓冲拉簧的共同作用下，仍不能使得棘轮停止转动时，棘轮将继续沿工作方向转动，直到安全块与弧形板之间刚性接触，使得鼓轮6、棘爪7、棘轮19停止转动，通过安全块、弧形板等组成的安全装置在出现鼓轮不能停转的意外情况下，对鼓轮进行止动。

除以上结构不同外，其它结构与实施例1基本相同，不再描述。

本专利采用了一个整体式的鼓轮结构，即卷绕安全绳的鼓轮圆筒部分与固定棘爪的鼓轮圆盘（上端面）部分是一个整体，卷簧盘也被固定于鼓轮上，从而使得速差防坠装置整体体积比较紧凑，零件个数较少，从安全绳到整体式的鼓轮，经棘爪、棘轮再到机架，整个受力环节承重能力和抗冲击疲劳能力很强，尤其是将安全绳套装在固定在鼓轮圆筒内部的绳索柱上，设计巧妙、可靠耐用，整体上避免了因零件过多、装配精度不容易保证所带来的安全风险。

此速差防坠装置的锁止机构采用的是离心式双内锁止机构，棘轮外周上的齿槽比棘爪更靠近中心轴 ，且棘轮是圆环式的，使得棘轮的内圈可以布置内缓冲阻尼装置、棘轮导向装置、安全装置等，结构紧凑，同时保证了与棘轮与机架之间的可靠固定。

内缓冲阻尼装置和外缓冲拉簧可以降低坠落锁止瞬间人体所受到的冲击力，采用内缓冲与外缓冲两种缓冲方式复合，内缓冲是指布置在棘轮内侧的内缓冲阻尼装置；外缓冲是用能承受人体坠落冲击的外缓冲拉簧（直径30mm-80mm，长度80mm-200mm），外缓冲拉簧直接加在安全绳外端与挂在人体安全带上的挂钩之间，和/或机架的挂钩端与连接在高处建筑物上挂载点的挂钩之间，确保防坠装置在可靠锁止的前提下可以有效降低冲击对人体的伤害。

Claims (7)

1.一种基于内缓冲弹簧的缓冲式速差防坠装置，包括：机架（23），固定在机架（23）上的中心轴（5），转动设置在中心轴上的鼓轮（6）位于机架内，卷绕在鼓轮（6）上的安全绳（21）的内端固定在鼓轮上，外端穿过机架（23）向外延伸；鼓轮（6）沿工作方向转动时放出安全绳（21），沿与工作方向相反的非工作方向转动时，收回安全绳（21）；其特征是：在机架（23）与鼓轮（6）圆盘之间的空间内设置包括棘爪（7）、棘轮（19）在内的锁止结构；棘轮上的齿槽均布在棘轮（19）的外周，棘爪（7）位于棘轮外周外侧；在与鼓轮圆盘相对的机架上固定有棘轮导向装置，棘轮导向装置包括与棘轮（19）的两端面接触的上挡板、下挡板，固定在上挡板与下挡板之间的弧形板，弧形板的弧面与棘轮内周滑动配合；棘轮（19）的转动轴线与鼓轮（6）的转动轴线同轴；在棘轮（19）内周上设置突出棘轮内周的安全块；在弧形板与安全块内周之间设置有能够对转动的棘轮（19）施加阻力，使得棘轮沿工作方向逐渐停止转动的内缓冲阻尼装置，内缓冲阻尼装置为内缓冲弹簧，内缓冲弹簧的两端分别与安全块和弧形板相连；内缓冲弹簧在常态时对棘轮施加使得棘轮具有沿非工作方向转动趋势的弹簧力；

棘爪（7）套装在固定在鼓轮（6）上的棘爪转轴（15）上，在鼓轮（6）上设置有限制棘爪（7）绕棘爪转轴（15）沿某一方向即止转方向摆动的挡柱（10），在鼓轮（6）与棘爪（7）之间设置有常态时使得棘爪（7）与挡柱（10）相接触状态的弹性元件；

当鼓轮（6）绕中心轴（5）沿工作方向转动的旋转速度超过设定的锁止速度时，棘爪（7）在离心力的作用力绕棘爪转轴（15）沿与止转方向相反的锁止方向转动，棘爪（7）的尖端卡入棘轮（19）的齿槽，鼓轮（6）和棘爪（7）带动棘轮（19）一起沿工作方向开始转动，此时在内缓冲阻尼装置的作用下，鼓轮（6）、棘爪（7）、棘轮（19）转动一定角度a后即停止转动。

2.如权利要求1所述的基于内缓冲弹簧的缓冲式速差防坠装置，其特征是：内缓冲弹簧为拉簧，内缓冲拉簧在常态时对棘轮施加使得棘轮具有沿非工作方向转动趋势的拉力。

3.如权利要求1所述的基于内缓冲弹簧的缓冲式速差防坠装置，其特征是：内缓冲弹簧为压簧，内缓冲压簧在常态时对棘轮施加使得棘轮具有沿非工作方向转动趋势的弹力。

4.如权利要求1或2所述的基于内缓冲弹簧的缓冲式速差防坠装置，其特征是：内缓冲阻尼装置还包括钢板弹簧（4），钢板弹簧（4）一端固定在棘轮（19）的内周上，另一端穿过中心轴（5）并与中心轴（5）滑动配合；钢板弹簧（4）一端固定在安全块上，另一端穿过中心轴（5）并与中心轴（5）滑动配合，或者，钢板弹簧（4）一端固定在中心轴（5）上，另一端伸入安全块上所开的滑槽内与滑槽滑动配合；当棘爪（7）的尖端卡入棘轮（19）的齿槽，鼓轮（6）和棘爪（7）带动棘轮（19）一起沿工作方向转动一定角度b时，安全块与弧形板（9）接触，使得鼓轮（6）、棘爪（7）、棘轮（19）停止转动；b≥a。

5.如权利要求1或3所述的基于内缓冲弹簧的缓冲式速差防坠装置，其特征是：内缓冲阻尼装置还包括钢板弹簧（4），钢板弹簧（4）一端固定在棘轮（19）的内周上，另一端穿过中心轴（5）并与中心轴（5）滑动配合；钢板弹簧（4）一端固定在安全块上，另一端穿过中心轴（5）并与中心轴（5）滑动配合，或者，钢板弹簧（4）一端固定在中心轴（5）上，另一端伸入安全块上所开的滑槽内与滑槽滑动配合；当棘爪（7）的尖端卡入棘轮（19）的齿槽，鼓轮（6）和棘爪（7）带动棘轮（19）一起沿工作方向转动一定角度c时，内缓冲弹簧被完全压缩，此时弧形板、内缓冲压簧、安全块之间刚性接触，使得鼓轮（6）、棘爪（7）、棘轮（19）停止转动；c≥a。

6.如权利要求1所述的基于内缓冲弹簧的缓冲式速差防坠装置，其特征是：它还包括卷簧（25）、卷簧盘（22）在内的安全绳回收装置；穿过鼓轮（6）和卷簧盘（22）的中心轴（5）的上下两端与机架（23）固定相连，卷簧盘（22）固定在鼓轮（6）的下部且位于鼓轮（6）下部与机架之间，位于卷簧盘（22）内的卷簧（25）的一端固定在中心轴（5）上，另一端固定在卷簧盘（22）的周边；当在安全绳的外端施加外力，通过安全绳（21）拉动鼓轮（6）和卷簧盘（22）沿工作方向转动时，卷簧（25）被绕紧扭矩逐渐增大；当外力释放时，卷簧（25）带动卷簧盘（22）和鼓轮（6）沿非工作方向转动，伸出机架的安全绳长度逐渐缩短，安全绳（21）被卷绕在鼓轮（6）上。

7.如权利要求1所述的基于内缓冲弹簧的缓冲式速差防坠装置，其特征是：它还包括外缓冲阻尼装置，外缓冲阻尼装置包括一端连接机架上和/或安全绳外端的外缓冲拉簧，外缓冲拉簧的另一端用于与缓冲式速差防坠装置的挂载点和/或人体的安全带相连。