CN111017767A - 一种新型安全速降装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及救援逃生装置技术领域，具体公开了一种新型安全速降装置，包括外壳、中心轴、卷筒和卷绕在卷筒上的牵引绳，中心轴可转动地设置于外壳内，卷筒可转动地设置于中心轴上；还包括减速机构、限速机构和用于回收牵引绳的回收机构，减速机构包括分别设置于卷筒两侧的两套行星机构，行星机构包括左太阳轮、左行星轮架、左行星轮、右太阳轮、右行星轮架和右行星轮，右太阳轮固定设置在外壳上，左太阳轮固定设置于中心轴上，左行星轮架和右行星轮架之间固定设置有若干连接杆，连接杆穿过卷筒。本发明的减速比设计和整体受力更加合理，并且本发明提高了安全设计系数。

Description

一种新型安全速降装置

技术领域

本发明涉及救援逃生装置技术领域，具体涉及一种新型安全速降装置，用于高层楼宇因发生火灾等事故时的安全逃生。

背景技术

近年来，高层楼宇的灾难性事件频发，给人们的生命财产安全造成巨大威胁，例如地震、火灾等。在灾难发生时，安全速降装置可以使人员从高楼迅速撤离到地面，从而获得救援。

本发明的申请人在此前申请了一项中国专利：一种安全速降装置 (申请号：201910889664.0)，该装置包括外壳、中心轴、卷筒和卷绕在卷筒上的牵引绳，中心轴上设有与卷筒连接的减速机构，还设有限速机构和回收机构，该装置可满足高层楼宇的安全速降，并且通过两级限速的方式实现速降过程中的制动，当其中一级限速失效后，另一级限速启动，一定程度上保证了速降过程的安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型安全速降装置，以达到速降过程中装置整体受力更加合理、安全系数更高的目的。

为达成上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型安全速降装置，包括外壳、中心轴、卷筒和卷绕在卷筒上的牵引绳，所述中心轴可转动地设置于外壳内，所述卷筒可转动地设置于中心轴上，还包括：

减速机构，所述减速机构包括分别设置于卷筒两侧的左行星机构和右行星机构，所述左行星机构包括左太阳轮、左行星轮架和三个设置于左行星轮架上的左行星轮，所述左行星轮分别与左太阳轮啮合；所述右行星机构包括右太阳轮、右行星轮架和三个设置于右行星轮架上的右行星轮，所述右行星轮分别与右太阳轮啮合；所述右太阳轮固定设置在外壳上，所述左太阳轮固定设置于中心轴上，所述左行星轮架和右行星轮架之间固定设置有若干连接杆，所述连接杆穿过卷筒，使得卷筒转动时带动左行星轮架和右行星轮架转动；

限速机构，所述限速机构包括第一级限速装置、第二级限速装置和超越离合器；以及

回收机构，所述回收机构用于对牵引绳进行回收。

进一步的设置在于，所述卷筒可沿所述连接杆左右滑动；所述中心轴表面设有一圈椭圆仿形凹槽，所述卷筒通过推力滚珠轴承可转动地设置于所述中心轴上，所述推力滚珠轴承的内表面嵌设有与椭圆仿形凹槽匹配的滚珠。

进一步的设置在于，所述中心轴两端分别设有圆锥滚珠轴承，其左端的圆锥滚珠轴承外圈固定在外壳上，右端的圆锥滚珠轴承外圈固定在右太阳轮的中心孔内。

进一步的设置在于，所述第一级限速装置和第二级限速装置分别包括内摩擦片固定盘、限速外摩擦片和若干个均匀分布在内摩擦片固定盘边缘的限速内摩擦片，所述限速内摩擦片通过固定销可转动地设置于内摩擦片固定盘上，所述限速内摩擦片与内摩擦片固定盘间沿径向连接有拉伸弹簧；所述限速外摩擦片为环状，固定设置于外壳上并与限速内摩擦片相对应；

所述第一级限速装置和第二级限速装置的内摩擦片固定盘的内圈分别设置于左行星轮架和右行星轮架外。

进一步的设置在于，所述第一级限速装置的内摩擦片固定盘与左行星轮架之间设有第一单向轴承，所述第二级限速装置的内摩擦片固定盘与右行星轮架之间设有第二单向轴承，所述第一单向轴承和第二单向轴承的可转动方向与卷筒释放牵引绳时卷筒的转动方向相同。

进一步的设置在于，所述超越离合器包括离合器外圈和离合器盘，所述离合器外圈固定设置在外壳上，所述离合器外圈的内侧表面设有齿；所述离合器盘设置在中心轴上，所述离合器盘上设有至少一个楔块，所述楔块可沿离合器盘的径向滑动，所述楔块的径向外侧设有齿，所述楔块的齿与离合器外圈的齿相互匹配；所述楔块的径向内侧与离合器盘的相对中心处之间设有离合器弹簧，使得所述离合器弹簧拉伸时楔块的齿与离合器外圈的齿相互啮合。

进一步的设置在于，所述楔块的数量为两个，沿离合器盘的圆心处中心对称设置。

进一步的设置在于，所述离合器盘上设有导向柱，所述楔块设有与导向柱匹配的滑槽，使得楔块可沿离合器盘的径向滑动；所述导向柱的顶端设有盖帽。

进一步的设置在于，所述离合器盘与中心轴之间设有第三单向轴承，所述第三单向轴承的可转动方向与卷筒释放牵引绳时中心轴的转动方向相同。

进一步的设置在于，所述回收机构包括发条转盘和卷簧，所述发条转盘固定设置于中心轴上，所述卷簧一端固定在发条转盘上，并使得卷簧卷绕在发条转盘表面，另一端通过一根转轴设置在外壳上。

本发明与现有技术相对比，其有益效果在于：

1.本发明提供的一种新型安全速降装置，优化了行星减速机构的减速比设计，可在尺寸有限的情况下灵活改变减速比，减速机构和两级摩擦限速装置的左右对称设计使装置整体受力更加合理。

2.本发明的限速机构由两级摩擦限速和超越离合器组成，超越离合器可在两级摩擦限速均失效的情况下紧急制动，避免了两级摩擦限速因摩擦失效导致的自由落体非安全事故，提高了安全设计系数。

附图说明

图1是本发明的爆炸结构示意图。

图2是本发明的整体结构示意图。

图3是本发明中减速机构的结构示意图。

图4是本发明中减速机构的爆炸示意图。

图5是本发明中第一、第二级限速装置的结构示意图。

图6是本发明中第一、第二级限速装置的结构示意图。

图7是本发明中超越离合器的结构示意图。

图8是本发明中超越离合器的爆炸示意图。

图中：1、中心轴，11、椭圆仿形凹槽，12、圆锥滚珠轴承；2、卷筒，22、连接杆；3、左行星机构，31、左太阳轮，32、左行星轮， 33、左行星轮架；4、右行星机构，41、右太阳轮，42、右行星轮，43、右行星轮架；5、第一级减速装置，51、第一单向轴承，52、内摩擦固定盘，53、限速内摩擦片，54、限速外摩擦片，55、固定销， 56、拉伸弹簧；6、第二级限速装置，61、第二单向轴承；7、超越离合器，71、离合器外圈，72、离合器盘，73、第三单向轴承，74、楔块，75、离合器弹簧；8、回收机构，81、发条转盘，82、卷簧。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步具体的说明。

实施例：一种新型安全速降装置，如图1-7所示，包括外壳(图中未显示)、中心轴1、卷筒2、卷绕在卷筒2上的牵引绳(图中未显示)、减速机构、限速机构和回收机构8。

其中中心轴1可转动地设置于外壳内，中心轴1表面设有一圈椭圆仿形凹槽11，卷筒2通过推力滚珠轴承可转动地设置于中心轴1 上，推力滚珠轴承的内表面嵌设有与椭圆仿形凹槽11匹配的滚珠，使得卷筒2转动时在中心轴1上沿轴向左右移动，保证人体在速降时重力牵引力垂直中心线的位置保持不变，避免下降过程中牵引绳出现晃动，并且在牵引绳回收时可往复均匀缠绕在卷筒2上。

本实施例中牵引绳可采用钢丝绳，在本发明的其它实施例中也可以是其它材质的高强度绳索。

减速机构包括分别设置于卷筒两侧的左行星机构3和右行星机构4，其中左行星机构3包括左太阳轮31、左行星轮架33和三个左行星轮32，左行星轮32呈三角形均匀设置在左行星轮架33上，左太阳轮31位于三个左行星轮32之间并分别与左行星轮32啮合；类似的，右行星机构4包括右太阳轮41、右行星轮架43和三个右行星轮42，右太阳轮41位于三个右行星轮42之间并分别与右行星轮42 啮合；右太阳轮41固定设置在外壳上，左太阳轮31通过键连接固定设置在中心轴1上；左行星轮架33和右行星轮架43之间固定设置有三根连接杆22，三根连接杆22呈三角形均匀分布，并分别穿过卷筒 2，使得卷筒2转动时可带动左行星轮架33和右行星轮架43一起转动。为保证卷筒2可沿中心轴1左右移动，连接杆22与卷筒2之间间隙配合，即卷筒2可沿连接杆22左右滑动。

上述结构中，在尺寸有限的情况下可灵活改变减速比，通过改变各齿轮的齿数，即可实现较大减速比。本实施例以牵引绳的长度在 30米以下为例，设置左太阳轮31的齿数Z₁＝38，左行星轮32的齿数 Z₂＝36，右太阳轮41的齿数Z_2’＝37，右行星轮42的齿数Z₃＝37，根据行星轮系计算公式得出左太阳轮31与行星轮架的转速比：

即当左、右行星轮架转动19圈时，左太阳轮31带动中心轴1转动1圈，其转向相同。

本实施例中的减速机构中各齿轮的齿数设置适用于30米长度以下的牵引绳，如果牵引绳的长度大于30米，需要改变各齿轮的齿数以加大减速比，当牵引绳长度较长时，只要加大减速比才会使得回收机构8中卷簧的长度不至于过长。

本实施例中，中心轴1两端分别设有圆锥滚珠轴承12，其左端的圆锥滚珠轴承12外圈固定在外壳上，右端的圆锥滚珠轴承12外圈固定在右太阳轮41的中心孔内，卷筒2左右移动时会在中心轴1上产生轴向力，选用圆锥滚珠轴承12既能承载径向力又能承载轴向力。

限速机构由第一级限速装置5、第二级限速装置6和超越离合器 7组成。

其中第一、第二级限速装置的结构相同，分别包括内摩擦片固定盘52、限速外摩擦片54和多个均匀分布在内摩擦片固定盘52边缘的限速内摩擦片53，限速内摩擦片53通过固定销55可转动地设置于内摩擦片固定盘52内，限速内摩擦片53与内摩擦片固定盘52间沿径向连接有拉伸弹簧56；限速外摩擦片54为环状，固定设置于外壳上并与限速内摩擦片53相对应。

当转速超过限速装置的临界值时，离心力使拉伸弹簧56拉伸到一定长度，限速内摩擦片53绕固定销55转动并以一定压力与限速外摩擦片54的内表面接触产生摩擦阻力，从而实现制动效果；转速越高，离心力越大，拉伸弹簧56拉伸的长度越长，内外摩擦片之间的滑动摩擦阻力越大，限制转速的增加。改变拉伸弹簧56的倔强系数与长度可以改变限速范围，故两级限速装置中所安装的拉伸弹簧56 的倔强系数和长度不同。

第一级限速装置5的内摩擦片固定盘52与左行星轮架33之间设有第一单向轴承51，第二级限速装置6的内摩擦片固定盘与右行星轮架43之间设有第二单向轴承61，第一单向轴承51和第二单向轴承61的可转动方向与卷筒2释放牵引绳时卷筒2的转动方向相同。当卷筒2释放牵引绳时，第一级限速装置5和第二级限速装置6分别随着左行星轮架33和右行星轮架43转动，本实施例中，通过第一级限速装置5和第二级限速装置6中拉伸弹簧的倔强系数和长度的不同设计，使得当人体下降速度达到1.8m/s时，第一级限速装置5开始工作，并随转速升高而加大，滑动摩擦阻力愈大，限制转速增加；当第一级限速装置5发生摩擦失效的情况，人体下降速度提高至2.0m/s 时，第二级限速装置6开始工作，产生刹车效果，限制转速增加。

超越离合器7包括离合器外圈71和离合器盘72，离合器外圈71 固定设置在外壳上，离合器外圈71的内侧表面设有齿；离合器盘72 通过第三单向轴承73设置在中心轴1上，第三单向轴承73的可转动方向与卷筒2释放牵引绳时中心轴1的转动方向相同。

离合器盘72上中心对称设有有两个楔块74，楔块74可沿离合器盘72的径向滑动，具体的，离合器盘72上设有两个导向柱76，导向柱76的顶端设有盖帽77，楔块74开设有与导向柱76匹配的滑槽78，导向柱76穿过滑槽78后盖上盖帽77以限制楔块74在导向柱76长度方向上的自由度，如此设置可使得楔块74在离合器盘72 上直线滑动。

楔块74的径向外侧设有齿，楔块74的齿与离合器外圈71的齿相互匹配；楔块74的径向内侧与离合器盘72的相对中心处之间设有离合器弹簧75，当超越离合器7随中心轴1转动时，离心力使得离合器弹簧75拉伸，离心力越大，离合器弹簧75的伸长量越长，直至楔块74的齿与离合器外圈71的齿相互接合，在离合器外圈71零转速的约束下离合器盘72转速迅速归零，抱死中心轴1，进而使减速机构锁死，下降停止。

通过设计离合器弹簧75的倔强系数与长度，使得当第一级限速装置5和第二级限速装置6均发生摩擦失效的情形，人体下降速度提高至2.2m/s时，楔块74在离心力作用下克服离合器弹簧75的拉力与离合器外圈71接合，从而实现紧急制动，此时第一级限速装置5和第二级限速装置6内的拉伸弹簧归位，两级限速装置暂处于非工作状态；接着楔块74在离合器弹簧75的拉力作用下归位，与离合器外圈71脱离，然后在人体重力的作用下，下降动作重新开始。

回收机构8包括发条转盘81和卷簧82，发条转盘81固定设置于中心轴1上，卷簧82一端固定在发条转盘81上，并使得卷簧82 卷绕在发条转盘81表面，另一端卷绕在一根转轴上，转轴设置在外壳上。在人体速降时，发条转盘81随中心轴1转动，将卷簧82卷绕在发条转盘81表面，卷簧82的弹力可吸收部分人体势能。当人员安全落地后，松开牵引绳，卷簧82在弹性变形恢复力作用下拉动发条转盘81反向转动，带动中心轴1反向转动，此时第一单向轴承51和第二单向轴承61与卷筒2存在相对运动，第三单向轴承73与中心轴 1存在相对运动，即三个单向轴承的内圈转动而外圈不动，故两级限速装置和超越离合器7均不工作；中心轴1带动左太阳轮31反向转动，此时行星减速机构变成加速装置，促使卷筒2反向飞速转动，与此同时卷筒2沿中心轴1轴向左右移动，从而将牵引绳快速均匀地卷绕在卷筒2上，完成牵引绳的回收工作，以便高层楼宇中下一个人进行逃生。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型安全速降装置，包括外壳、中心轴、卷筒和卷绕在卷筒上的牵引绳，所述中心轴可转动地设置于外壳内，所述卷筒可转动地设置于中心轴上，其特征在于，还包括：

减速机构，所述减速机构包括分别设置于卷筒两侧的左行星机构和右行星机构，所述左行星机构包括左太阳轮、左行星轮架和三个设置于左行星轮架上的左行星轮，所述左行星轮分别与左太阳轮啮合；所述右行星机构包括右太阳轮、右行星轮架和三个设置于右行星轮架上的右行星轮，所述右行星轮分别与右太阳轮啮合；所述右太阳轮固定设置在外壳上，所述左太阳轮固定设置于中心轴上，所述左行星轮架和右行星轮架之间固定设置有若干连接杆，所述连接杆穿过卷筒，使得卷筒转动时带动左行星轮架和右行星轮架转动；

限速机构，所述限速机构包括第一级限速装置、第二级限速装置和超越离合器；以及

回收机构，所述回收机构用于对牵引绳进行回收。

2.根据权利要求1所述的一种新型安全速降装置，其特征在于，所述卷筒可沿所述连接杆左右滑动；所述中心轴表面设有一圈椭圆仿形凹槽，所述卷筒通过推力滚珠轴承可转动地设置于所述中心轴上，所述推力滚珠轴承的内表面嵌设有与椭圆仿形凹槽匹配的滚珠。

3.根据权利要求1所述的一种新型安全速降装置，其特征在于，所述中心轴两端分别设有圆锥滚珠轴承，其左端的圆锥滚珠轴承外圈固定在外壳上，右端的圆锥滚珠轴承外圈固定在右太阳轮的中心孔内。

4.根据权利要求1所述的一种新型安全速降装置，其特征在于，所述第一级限速装置和第二级限速装置分别包括内摩擦片固定盘、限速外摩擦片和若干个均匀分布在内摩擦片固定盘边缘的限速内摩擦片，所述限速内摩擦片通过固定销可转动地设置于内摩擦片固定盘上，所述限速内摩擦片与内摩擦片固定盘间沿径向连接有拉伸弹簧；所述限速外摩擦片为环状，固定设置于外壳上并与限速内摩擦片相对应；

所述第一级限速装置和第二级限速装置的内摩擦片固定盘的内圈分别设置于左行星轮架和右行星轮架外。

5.根据权利要求4所述的一种新型安全速降装置，其特征在于，所述第一级限速装置的内摩擦片固定盘与左行星轮架之间设有第一单向轴承，所述第二级限速装置的内摩擦片固定盘与右行星轮架之间设有第二单向轴承，所述第一单向轴承和第二单向轴承的可转动方向与卷筒释放牵引绳时卷筒的转动方向相同。

6.根据权利要求1所述的一种新型安全速降装置，其特征在于，所述超越离合器包括离合器外圈和离合器盘，所述离合器外圈固定设置在外壳上，所述离合器外圈的内侧表面设有齿；所述离合器盘设置在中心轴上，所述离合器盘上设有至少一个楔块，所述楔块可沿离合器盘的径向滑动，所述楔块的径向外侧设有齿，所述楔块的齿与离合器外圈的齿相互匹配；所述楔块的径向内侧与离合器盘的相对中心处之间设有离合器弹簧，使得所述离合器弹簧拉伸时楔块的齿与离合器外圈的齿相互啮合。

7.根据权利要求6所述的一种新型安全速降装置，其特征在于，所述楔块的数量为两个，沿离合器盘的圆心处中心对称设置。

8.根据权利要求6或7所述的一种新型安全速降装置，其特征在于，所述离合器盘上设有导向柱，所述楔块设有与导向柱匹配的滑槽，使得楔块可沿离合器盘的径向滑动；所述导向柱的顶端设有盖帽。

9.根据权利要求6所述的一种新型安全速降装置，其特征在于，所述离合器盘与中心轴之间设有第三单向轴承，所述第三单向轴承的可转动方向与卷筒释放牵引绳时中心轴的转动方向相同。

10.根据权利要求1所述的一种新型安全速降装置，其特征在于，所述回收机构包括发条转盘和卷簧，所述发条转盘固定设置于中心轴上，所述卷簧一端固定在发条转盘上，并使得卷簧卷绕在发条转盘表面，另一端通过一根转轴设置在外壳上。

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