CN112957624A - 一种基于流体的轮式缓动结构及其应用的消防救援器材 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于流体的轮式缓动结构及其应用的消防救援器材，其中轮式缓动结构包括缓动轮，所述缓动轮受外力驱动下转动并带动流体流动，且所述缓动轮的转动速度受流体流动产生的阻力的限制以实现缓动轮缓慢转动，所述流体流动产生的阻力大小随流体流经区域尺寸的变化以进行调节，所述流体流经区域首尾连通，并呈回路形式，此种轮式缓动结构利用流体流滞阻力对外力实施抵抗可靠性高和耐用性好，并且依次应用的消防救援器材能够往复多次使用，并能够依据具体情况可调节下降速度，起到缓降逃生的目的。

Description

一种基于流体的轮式缓动结构及其应用的消防救援器材

技术领域

本发明涉及缓动设备、高空救援、消防器材技术领域，具体为一种基于流体的轮式缓动结构及其应用的消防救援器材。

背景技术

转盘结构受外力驱动后能够进行转动是机械常识，针对不同领域的需求有些希望摩擦力小即转动的速度越快越好，有些则希望转动的速度在受控的范围之中。例如自动玻璃门、回转机构、高空缓降等情景下希望在受外力作用时具有一定的阻尼性用于实现缓慢移动的效果。

目前我国的城市化进程发展的加快，高层建筑越来越普及，然而伴随着大量高层建筑的出现，高层建筑的安全问题亟待解决，一旦高层建筑发生火灾地震等灾情，如何快速逃离建筑物以寻找避难场所成了问题，传统的快速逃生方式为通过软梯，救生袋，逃生井等设施进行逃生，但这些设施造价高，占用空间大，使用不方便，尤其老弱病幼不适用，在这种情况下，缓降器就应用而生了，但是现有的一些逃生缓降器结构复杂，性能不稳定，二次效果差或者无法多次使用以救助更多的人员；另外目前大部分的高空救援器材的缓降过程基本依靠摩擦片实现阻尼效果，使用时可能出现由于摩擦生热导致失速的危险情景，并且如果多次使用容易发生机械疲劳，降低可靠性。

因此，我们提出了一种基于流体的轮式缓动结构及其应用的消防救援器材。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于流体的轮式缓动结构及其应用的消防救援器材，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于流体的轮式缓动结构及其应用的消防救援器材，包括缓动轮，所述缓动轮受外力驱动下转动并带动流体流动，且所述缓动轮的转动速度受流体流动产生的阻力的限制以实现缓动轮缓慢转动，所述流体流动产生的阻力大小随流体流经区域尺寸的变化以进行调节，所述流体流经区域首尾连通，并呈回路形式。

优选的，所述流体流经区域为泵壳围成的空间，且所述泵壳顶部开有可控内径的出油口，泵壳底部开有回油口，且所述出油口与回油口连通，所述泵壳的内部转动连接有两个相互啮合的驱动轮，所述驱动轮齿牙的齿顶与泵壳间密封配合，所述流体为液压油并由驱动轮上齿牙的齿槽与述泵壳间形成的空间位置变换进行驱动流动，一个驱动轮的转轴贯穿泵壳侧壁用于驱动缓动轮。

优选的，所述泵壳位于油箱内，且所述出油口、回油口与油箱内部连通。

优选的，所述一个驱动轮的转轴贯穿泵壳与油箱的侧壁并固定连接有降速齿轮，所述油箱的侧壁上转动连接有从动齿轮，所述从动齿轮与降速齿轮啮合连接，所述从动齿轮的中心位置固定连接缓动轮。

优选的，所述出油口的内侧壁上设有用于调节出油口大小的调节阀，所述调节阀包括固定阀体，所述固定阀体固定连接在出油口上，所述固定阀体的内部通过弹簧滑动连接有锥型块，所述固定阀体上啮合连接有活动阀体，所述活动阀体通过螺杆驱动转动，所述活动阀体的内腔设有与锥型块相适配的锥型壁。

一种应用上述轮式缓动结构的消防救援器材，所述缓动轮上连接并缠绕有绳索，且所述绳索上设有用于快速链接的锁扣。

一种应用上述轮式缓动结构的消防救援器材，所述缓动轮上连接并缠绕有绳索，且所述绳索上设有用于快速链接的锁扣，所述缓动轮的中心位置固定连接有小齿轮，所述油箱的侧壁上通过支架安装有大齿轮，所述大齿轮的外侧壁上转动连接有手柄。

优选的，所述油箱的侧壁上转动连接有导向轮。

优选的，一个驱动轮的转轴贯穿泵壳并连接有斜齿盘，所述斜齿盘与擒纵板间歇配合以实现限制驱动轮的转动速度。

优选的，所述油箱的侧壁上固定连接有防护罩。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明依靠流体受外力作用后流动产生的流滞阻力对外力实施抵抗，并且在外力的持续作用下能够持续缓慢移动，本申请通过液压油作为载体对外力进行缓冲从而实现让缓动轮可控速度的进行转动，另外通过设置多个齿轮，依靠齿轮比可将速度降低，从而降低流体流经区域内的抵抗压力，进一步提高结构可靠性和耐用性。

2、本申请的方案还包括应用此轮式缓动结构的消防器材，通过缓动轮上缠绕绳索，利用绳索上的锁扣与被困者连接，将自身体重施加于缓动轮从而可以缓慢从高处降落；另外通过调节阀可以调节流体流经区域的尺寸，从而改变在相同的转速下调整缓动轮能够承受的压力或在同样压力下调整缓动轮的转速以应对不同的需求和情景。

3、本申请的方案可以具体通过两个驱动轮的转动，从而驱动油箱内部的油液在泵壳的内部循环流动，并通过减小出油口的大小实现增大泵壳内部的油液压力，继而通过油液的压力产生两个驱动轮转动的阻力，致使降速齿轮减速转动，另外通过降速齿轮随着从动齿轮转动时，进一步限定缓动轮的转动速度，致使缓动轮缓慢转动，起到缓降的目的；

4、本发明通过转动手柄，致使手柄驱动大齿轮转动，此时大齿轮通过小齿轮带着缓动轮快速转动，实现缓动轮对绳索的收卷，达到多次往复使用的目的，以实现救助更多的人员。

5、本申请的消防器材还另外设置了采用斜齿盘与擒纵板配合的保险装置，进一步提高了在高空救援环节中的可靠性。

附图说明

图1为本发明的轮式缓动结构的流体运动示意图；

图2为本发明的降速齿轮、从动齿轮与缓动轮处的结构示意图；

图3为本发明的油箱、泵壳、固定阀体与降速齿轮处的剖视图；

图4为本发明的泵壳、出油口、回油口与驱动轮处的剖视图；

图5为本发明的固定阀体、弹簧、锥型块与活动阀体处的剖视图；

图6为本发明的固定阀体、弹簧、锥型块与活动阀体处的剖视爆炸图；

图7为本发明的油箱、从动齿轮、缓动轮、小齿轮与大齿轮处的结构示意图；

图8为本发明的油箱、从动齿轮、缓动轮、小齿轮与大齿轮处的爆炸图；

图9为本发明的消防救援器材实例结构图；

图10为本发明的消防救援器材上手柄带有凸起的结构示意图；

图11为本发明的第二种消防救援器材实例的背面图；

图12为本发明的第二种消防救援器材实例的剖视图；

图13为本发明的第二种消防救援器材实例的局部放大图；

图14为本发明的图12的A部放大图；

图15为本发明的第二种消防救援器材实例的插杆部分结构图；

图16为本发明的第二种消防救援器材实例的中空轴部分处爆炸图；

图17为本发明的第二种消防救援器材实例的整体图。

图中：1、安装板，2、油箱，3、泵壳，301、出油口，302、回油口，4、驱动轮，5、降速齿轮，6、从动齿轮，7、缓动轮，8、绳索，9、调节阀，901、固定阀体，902、弹簧，903、锥型块，904、活动阀体，905、螺杆，10、小齿轮，11、大齿轮，12、手柄，1201、凸起，13、导向轮，14、防护罩，15、斜齿盘，16、擒纵板，17、导柱，18、滑轴，1801、圆台，1802、推辊，1803、卡键，19、中空轴，20、复位簧，21、滑板，22、弹件，23、插杆，2301、键孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参阅附图，

本发明提供一种技术方案：一种基于流体的轮式缓动结构，包括缓动轮7，所述缓动轮7受外力驱动下转动并带动流体流动，这种情况缓动轮7可以是带有叶轮的形式直接参与对周围流体的运动(如图1的形式)，也可以是利用联轴器等结构通过其他部件对流体进行，当缓动轮7转动带动流体流动，流体流动会产生流滞阻力从而反作用于与缓动轮7，使其在一定的外力作用下无法快速转动，进而实现缓动的效果；而通过改变流体流经区域的尺寸，如流经区域人为的设置最狭窄的区域作为调节处，通过此处的尺寸变化来调整同样压力下流体的流速，以实现反用于缓动轮，使其稳定缓慢转动；并且为了减少体积以及减少流体的用量，流体区域的外围可通过管路或者其他方式进首尾连通以反复利用这些流体。

即利用上述结构，在所述缓动轮7上连接并缠绕有绳索8，且所述绳索8上设有用于快速链接的锁扣。锁扣上可连接有安全带，通过将安全带套在被困人员人体上后，被困人员爬出窗外，通过绳索8的缓慢展开，从而使被困人员慢速下降至地面。

根据以上的结构情况，提出一种具体的轮式缓动结构形式，将流体流经区域由泵壳3进行限定，且所述泵壳3顶部开有可控内径的出油口301，泵壳3底部开有回油口302，出油口301的位置(或其上安装的其他部件)为最为狭窄的区域，此处为产生缓动轮7反作用力的主要位置，出油口301和回油口302连通从而实现流体的重复利用减少用量；具体的为了实现流体流动与外力的对应关系，所述泵壳3的内部转动连接有两个相互啮合的驱动轮4，所述驱动轮4齿牙的齿顶与泵壳3间密封配合，所述流体为液压油并由驱动轮4上齿牙的齿槽与述泵壳3间形成的空间位置变换进行驱动流动，此种推动流体流动的形式与类似于齿轮泵，不同是的此处的出油口301尺寸狭窄，液压油流速还依赖于此处孔径变化带来的压力变化，从而影响驱动轮4的转速，并且如图所述一个驱动轮4的转轴贯穿泵壳3侧壁用于驱动缓动轮7，进而实现缓动轮7外力作用下缓慢的转动，此种缓慢转动的形式相比传统的摩擦阻尼损耗更小并且不易产生高温失速，其可靠性和稳定性以及重复工作的可能性更好，并且此种利用流体的形式相比传统摩擦片不会发生卡死现象，避免人员悬在半空中的危险情景。

依据不同情况将液压油能够重复使用的方式有很多，例如通过管道连接出油口301、回油口302，这里以一种整合性的方案进行提出，如图3所示，泵壳3安装至油箱2的内部后，泵壳3完全沉浸在油液的内部，如图4所示的箭头方向为两个驱动轮4在转动方向，两个驱动轮4的齿相互分开时，泵壳3靠近回油口302的一侧内部形成低压，致使油液吸入泵壳3的内部，并由泵壳3的内壁与驱动轮4齿牙的相互配合不断将油液推送到靠近出油口301的一侧，靠近出油口301的一侧驱动轮4的齿相互合拢，形成高压，将油液从出油口301排出(油液排出至油箱2的内部)，当油液不能及时从出油口301的内部排出时，油液的压力(靠近出油口301的一侧的油液压力)会阻碍驱动轮4转动，继而起到降低驱动轮4转速的作用，任一个驱动轮4的转轴贯穿泵壳3与油箱2的侧壁并固定连接有降速齿轮5，所述油箱2的侧壁上转动连接有从动齿轮6，如图2所示，从动齿轮6的直径远大于降速齿轮5的直径，当从动齿轮6与降速齿轮5转动时，使从动齿轮6的转动速度降低，所述从动齿轮6与降速齿轮5啮合连接，所述从动齿轮6的中心位置固定连接缓动轮7，通过齿轮传动比的配合可以进一步改变缓动轮7的转速，依据力矩的物理原理从而可以让液压油保持一定流动速度的情况下，通过增加运动距离的形式保持力矩稳定；

进一步的，如图4-6所示，为了能够实现调节反馈的压力情况，所述出油口301的内侧壁上设有用于调节出油口301大小的调节阀9(调节阀9处为整个流体流经区域最狭窄的位置，回油口302处尺寸远大于此)，所述调节阀9包括固定阀体901，所述固定阀体901固定连接在出油口301上，如图4所示，固定阀体901通过出油口301与泵壳3连通，致使泵壳3内部的油液会经出油口301流入固定阀体901的内部，所述固定阀体901的内部通过弹簧902滑动连接有锥型块903，所述固定阀体901上啮合连接有活动阀体904，所述活动阀体904通过螺杆905驱动转动，所述活动阀体904的内腔设有与锥型块903相适配的锥型壁，如图5所示，当活动阀体904通过螺纹啮合在固定阀体901上后，锥型壁与锥型块903之间形成油液流出的通道，当活动阀体904向下转动时，锥型壁会逐渐靠近锥型块903，此时锥型壁与锥型块903之间形成的通道慢慢减小，当活动阀体904向上转动时，锥型壁会逐渐远离锥型块903，此时锥型壁与锥型块903之间形成的通道慢慢增大，当锥型壁与锥型块903之间形成的通道越小时，驱动轮4转动单位时间内无法让更多的液压油通过，从而会产生更大的作用压力，即此时驱动轮4受到的阻力增大，因此在外力相同的情况下，让驱动轮4转速变慢，继而让缓动轮7更加缓慢转动；反之，当锥型壁与锥型块903之间形成的通道越大时，驱动轮4转动，油液的压力变小，让驱动轮4转速变快。

可将上述的轮式缓动结构用于消防救援器材上，如高层建筑发生火灾等情形，无法通过正常的楼梯、电梯进行逃离，可通过下述的器材进行缓降。

即公开一种具体的消防救援器材结构，在油箱2上固定焊接有安装板1，安装板1可以是预先即安装在高层建筑内的墙上；当然也可以是由专业人员随时携带根据现场情况将安装板1通过绳索等固定在建筑的某处后再实施使用的。具体而言，所述油箱2的侧壁上转动连接有导向轮13，如图2所示，绳索8绕在导向轮13上，从而可改变绳索8外端的方向，有利于绳索8的收放。如图1所示，为了将传动装置(降速齿轮5、从动齿轮6以及缓动轮7等)罩住，避免传动装置暴露在外部，所述油箱2的侧壁上固定连接有防护罩14，防护罩14起到罩住传动装置的作用，增加了该装置的整合度，绳索8的外端贯穿防护罩14的侧壁并延伸至其外部。

有时可能需要多次往复的人员救援，依次从高层建筑中降落，为了使该装置能够多次进行使用。具体而言，所述缓动轮7的中心位置固定连接有小齿轮10，所述油箱2的侧壁上通过支架安装有大齿轮11，所述大齿轮11的外侧壁上转动连接有手柄12，当被困人员为多个时，一个被困人人员利用该装置逃生后，通过转动手柄12，致使缓动轮7反向转动，致使缓动轮7能够快速的将绳索8进行重新缠绕，此时，可进行再次利用该装置将其他被困人员缓降至地面，以实现救助更多的被困人员。

注意在收卷绳索8时希望能够更快的复位，以减少时间降低风险，此时如果还是缓慢转动显然会浪费时间，通过弹簧902和锥型块903形成类似单向阀的结构，当反向转动缓动轮7收卷绳索8时，通过从动齿轮6、降速齿轮5传动，致使两个驱动轮4反向转动，此时油箱2内部的油液会从出油口301进入泵壳3并从回油口302排出，油液吸入时，锥型块903克服弹簧902的弹力向下滑动从而增大流体流经区域最狭窄处的尺寸，从而减少了此处的流体阻力，从而保证出油口301吸油的速度，有效的防止两个驱动轮4受到油液的阻力而降低收卷绳索8的速度，节省时间，当再次缓降被困人员时，弹簧902将锥型块903顶起，自动将出油口301大小调节至合适大小，使下次缓降被困人员的速度保持缓慢。

注意，活动阀体904和固定阀体901上可以设置刻度，如标出不同体重下的最适合下降速度所对应的旋转后的所处位置。

工作原理：如图9的一种消防器材形式，安装时通过螺栓将安装板1固定在墙壁上，绳索8伸出防护罩14一段长度(例如10cm)，使用时，将绳索8向外拉出一定长度，然后将绳索8的外端连接在被困人员人体上(被困人员先将安全带套在身上，绳索8的外端通过挂钩连接在安全带上)，此时被困人员爬出窗外，通过被困人员的自身重力拉着缓动轮7转动，在此过程中，降速齿轮5随着从动齿轮6转动，通过泵壳3内的油液压力，使驱动轮4降速转动，此时降速齿轮5迫使从动齿轮6低速转动，从而使缓动轮7低速转动后，绳索8缓慢展开，致使被困人员慢速下降至地面，达到救援的目的。

另外，为了进一步的提高消防救援器材的安全性，额外增加一个安全保护措施，即第二种消防救援器材实例，即一个驱动轮4的转轴贯穿泵壳3并连接有斜齿盘15，所述斜齿盘15与擒纵板16间歇配合以实现限制驱动轮4的转动速度。如图15所示，擒纵板16安装在油箱2的侧壁，其上的两个导柱17与斜齿盘15上的斜齿接触，当驱动轮4转动时会带动斜齿盘15转动，让斜齿与两个导柱17不断的交替接触(擒纵板16受力不断的摆动)，此形式类似于擒纵结构能够让斜齿盘15不会转动的特别快，即可实现当驱动轮4没有转动失速时不影响正常的下落，而当流体流动阻力失效或者失稳时可以起到一定的阻隔作用，防止其快速下落。

如图15所示，斜齿盘15上的斜齿方向与擒纵板16上导柱17配合能够让驱动轮4以图15角度的逆时针转动(不影响绳索8下落)，但是当要进行收卷绳索8时需要反向转动，为避免发生卡死现象。

具体将手柄12的形式设计为如图10的形式，手柄12呈L状并与大齿轮11进行铰接，与斜齿盘14连接的驱动轮4、降速齿轮5、大齿轮11内部为中空并贯穿有滑轴18，滑轴18的右端为圆台1801并与手柄12上的凸起1201接触，滑轴18通过复位簧20与驱动轮4和降速齿轮5的中空轴19滑动连接。

同时滑轴18的左端设有推辊1802和卡键1803；擒纵板16转动安装在滑板21上，滑板21与油箱2的侧壁滑动卡接并且两者之间设有弹件22，滑板21的下端设有插杆23，插杆23下端为楔形与推辊1802配合，且楔形处开有与卡键1803配合的键孔2301。

其使用过程如下，当使用此器材进行救援时，逃生者依靠绳索8进行缓降，此时状态如如图17所示。当需要收回绳索8进行多次救援时，扳动手柄12让凸起1201挤压圆台1801带动滑轴18克服复位簧20向左移动，如图14可以看出推辊1802与插杆23的楔形部分具有一定距离，此距离让卡键1803与键孔2301脱离后方可让推辊1802与插杆23的楔形部分接触；之后通过推辊1802让插杆23克服弹件22的作用力向上移动，进而让擒纵板16与斜齿盘15之间脱离，则此时转动手柄12即可实施对绳索8进行快速收卷；相反的当手柄12位置复位时，插杆23受弹件22作用向下移动让擒纵板16与斜齿盘15之间再次形成配合，同时键孔2301与卡键1803也完成配。当擒纵板16受力，由于其受力方向为竖直，而键孔2301与卡键1803为横向卡接，所以能够保持良好的稳定性。并且可以看出，斜齿盘15与擒纵板16额位置变化是在扳动手柄12的过程中自动进行，无需操作人员额外调节，便捷性高。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于流体的轮式缓动结构，包括缓动轮(7)，其特征在于：所述缓动轮(7)受外力驱动下转动并带动流体流动，且所述缓动轮(7)的转动速度受流体流动产生的阻力的限制以实现缓动轮(7)缓慢转动，所述流体流动产生的阻力大小随流体流经区域尺寸的变化以进行调节，所述流体流经区域首尾连通，并呈回路形式。

2.根据权利要求1所述的一种基于流体的轮式缓动结构，其特征在于：所述流体流经区域为泵壳(3)围成的空间，且所述泵壳(3)顶部开有可控内径的出油口(301)，泵壳(3)底部开有回油口(302)，且所述出油口(301)与回油口(302)连通，所述泵壳(3)的内部转动连接有两个相互啮合的驱动轮(4)，所述驱动轮(4)齿牙的齿顶与泵壳(3)间密封配合，所述流体为液压油并由驱动轮(4)上齿牙的齿槽与述泵壳(3)间形成的空间位置变换进行驱动流动，一个驱动轮(4)的转轴贯穿泵壳(3)侧壁用于驱动缓动轮(7)。

3.根据权利要求2所述的一种基于流体的轮式缓动结构，其特征在于：所述泵壳(3)位于油箱(2)内，且所述出油口(301)、回油口(302)与油箱(2)内部连通。

4.根据权利要求3所述的一种基于流体的轮式缓动结构，其特征在于：所述一个驱动轮(4)的转轴贯穿泵壳(3)与油箱(2)的侧壁并固定连接有降速齿轮(5)，所述油箱(2)的侧壁上转动连接有从动齿轮(6)，所述从动齿轮(6)与降速齿轮(5)啮合连接，所述从动齿轮(6)的中心位置固定连接缓动轮(7)。

5.根据权利要求3所述的一种基于流体的轮式缓动结构，其特征在于：所述出油口(301)的内侧壁上设有用于调节出油口(301)大小的调节阀(9)，所述调节阀(9)包括固定阀体(901)，所述固定阀体(901)固定连接在出油口(301)上，所述固定阀体(901)的内部通过弹簧(902)滑动连接有锥型块(903)，所述固定阀体(901)上啮合连接有活动阀体(904)，所述活动阀体(904)通过螺杆(905)驱动转动，所述活动阀体(904)的内腔设有与锥型块(903)相适配的锥型壁。

6.一种应用权利要求1-5中任一权利要求的轮式缓动结构的消防救援器材，其特征在于：所述缓动轮(7)上连接并缠绕有绳索(8)，且所述绳索(8)上设有用于快速链接的锁扣。

7.一种应用权利要求3-5中任一权利要求的轮式缓动结构的消防救援器材，其特征在于：所述缓动轮(7)上连接并缠绕有绳索(8)，且所述绳索(8)上设有用于快速链接的锁扣，所述缓动轮(7)的中心位置固定连接有小齿轮(10)，所述油箱(2)的侧壁上通过支架安装有大齿轮(11)，所述大齿轮(11)的外侧壁上转动连接有手柄(12)。

8.根据权利要求7所述的消防救援器材，其特征在于：所述油箱(2)的侧壁上转动连接有导向轮(13)。

9.根据权利要求7所述的消防救援器材，其特征在于：一个驱动轮(4)的转轴贯穿泵壳(3)并连接有斜齿盘(15)，所述斜齿盘(15)与擒纵板(16)间歇配合以实现限制驱动轮(4)的转动速度。

10.根据权利要求7所述的消防救援器材，其特征在于：所述油箱(2)的侧壁上固定连接有防护罩(14)。

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