CN114191736B - 一种自发高速旋转制动安全器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高空防坠落工具领域，更具体地，涉及一种自发高速旋转制动安全器。该安全器用于变电站构架、输电铁塔等登高作业区域，包括直滑槽、传动轮、连接轴和制动机构，制动机构包括轮体和至少两个制动蹄，轮体铰接有若干摆臂，制动蹄绕轮体圆周方向分布，两两制动蹄的端部之间连接拉伸有拉簧，整体呈环形结构。传动轮沿直滑槽滚动路径滚动，带动轮体同步转动，摆臂在离心力作用下进行摆动，进而顶动各制动蹄，克服拉簧拉力并使制动蹄两两撑开，从而增大制动蹄的环形外径，进行制动。本发明使登高攀爬作业人员能够得到持续保护，当发生坠落时，高速旋转及时产生摩擦制动，保证坠落人员的人身安全，防止事故的发生。

Description

一种自发高速旋转制动安全器

技术领域

本发明涉及高空防坠落工具领域，更具体地，涉及一种自发高速旋转制动安全器。

背景技术

户外敞开式变电站的构架是站内的重要组成部分，可分为进线架、母线架、中央门型架、转角架、变压器组合架等等，根据不同变电站设计要求，其高度可达到十几米，甚至将近30米。通常，作业人员需要登高作业，一般地，作业人员通过攀爬构架上的爬梯上到几十米甚至百米的高空上，在攀爬过程中作业人员需要使用安全带一步一扣进行保护，较为繁琐。但若不使用安全带进行保护则十分容易造成人身伤亡事故，每年都不少在攀爬构架、铁塔过程中不系安全带而发生坠落事故发生。

公开号为CN102815650A的中国专利在2012年12月12日公开了一种防坠落装置，利用转轮的转动离心力及时进行制动，但这种防坠落装置主要配合升降平台进行使用，不用于单人攀爬，而且构件复杂，有一定的维修难度。

发明内容

本发明为克服目前登高作业存在的风险，提供一种自发高速旋转制动安全器，应用于作业人员登高防坠落，在攀爬前进行扣接，攀爬过程中无需另外手动操作，一旦作业人员在攀爬期间突然失重坠落，利用转动离心力的作用，能够及时制动并减速，从而保证坠落人员的人身安全，防止事故的发生。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种自发高速旋转制动安全器，包括直滑槽、传动轮、连接轴和制动机构，所述制动机构紧贴传动轮设置，所述连接轴同时贯穿传动轮和制动机构的中心；所述制动机构包括轮体和至少两个制动蹄，所述轮体铰接有若干摆臂，各摆臂绕轮体圆周方向均匀分布；所述摆臂一端与轮体铰接，另一端来回摆动穿过轮体最大外径；所述传动轮与轮体的圆心位于同一轴线上，所述传动轮与轮体卡接固定，并绕连接轴同步转动；所述直滑槽一内侧凸起有导轨，所述传动轮沿导轨滚动；所述导轨一侧与其相对一侧的间距小于制动蹄的最大环形外径，且大于制动蹄的最小环形外径

同时，所述制动蹄绕轮体圆周设置，整体呈环形结构；两两制动蹄的端部之间连接有拉簧，拉簧两端分别卡接于两制动蹄端部，所述拉簧始终保持拉伸状态。

传动轮沿直滑槽滚动路径滚动，带动轮体同步转动，摆臂在离心力作用下进行摆动，进而顶动各制动蹄，克服拉簧拉力并使制动蹄两两撑开，从而增大制动蹄的环形外径，进行制动；所述摆臂的摆动方向与轮体转动的方向相反。

该安全器用于变电站构架、输电铁塔等登高作业区域，其中，直滑槽竖直设置，直滑槽在两端部特定位置开口，供传动轮、制动机构等部分在开始时装入直滑槽。另外，也可设置横向、纵向连续相连的直滑槽，只需将安全器始终与作业人员安全带相连，即可达到保护作用，不需频繁装拆。一般地，连接轴端部与作业人员安全带连接固定。

在一般状态下，制动蹄环形外径小于直滑槽对侧内壁间距，低速旋转时无阻力影响。当突然坠落时，轮体旋转使制动蹄受离心力作用有向外扩展的趋势，由于转动加速度加大，轮体上的摆臂受离心力作用，逆着轮体转动方向摆动，因而顶动制动蹄，克服拉簧拉力并使制动蹄两两撑开，制动蹄环形外径增大从而与直滑槽的侧壁产生摩擦力，进行制动减速。当转速降低时，离心力作用减小，制动蹄的受拉簧拉力复位，制动效果减弱。

进一步地，所述传动轮为齿轮，所述导轨为直齿条，直齿条作为传动轮的滚动路径。传动轮沿直齿轮来回滚动，不需另外进行操作。

进一步地，所述传动轮两侧均贴合卡接有制动机构，所述制动机构远离传动轮的一侧盖合有外盖，两外盖锁紧并夹紧各制动蹄。传动轮夹于两侧制动机构之间，确保高速旋转制动时两边受力平衡，同时外盖覆盖在轮体、制动蹄两侧面，不影响摆臂、制动蹄的径向活动。

进一步地，所述制动蹄端部设有用于容纳拉簧的拉簧孔，拉簧孔内径大于拉簧最大外径。两配合的制动蹄端部的拉簧孔中心对齐，以便放置拉簧。拉簧孔内设有用于卡接拉簧端部的卡块，拉簧孔两端分别卡接在两制动蹄端部拉簧孔的卡块上。

进一步地，所述制动蹄呈圆弧形，相互连接的两制动蹄的端部相嵌合；所述制动蹄的端部外侧沿圆弧方向延伸有配合块，端部内侧沿圆弧方向缩拢有配合槽；与之配合连接的制动蹄的端部外侧沿圆弧方向则缩拢有配合槽，端部内侧沿圆弧方向延伸有配合块；配合块与配合槽的尺寸相匹配。

两制动蹄的端部嵌合装配，在外观上更加美观，而且减少了结构上的尖角，避免划伤割伤。其中，在拉簧的拉力作用下，两个制动蹄的配合块与配合槽相互嵌合。采用该形式配合的制动蹄，相互间的摩擦阻力较小，只需克服拉簧的拉力便可以撑开制动，同时也便于复位。

进一步地，所述摆臂中心对称设置，对称中心为轮体圆心。各摆臂均匀对称设置，在离心力作用下，摆动顶出至制动蹄内壁，推使制动蹄撑开。

进一步地，所述摆臂为条形结构，摆臂的摆动一端设有顶块，所述顶块重量大于摆臂铰接一端的重量。摆臂设计成适合摆动的条形结构，其中摆动端的顶块重量占摆臂总重量的一半以上，在离心力的作用下，摆动趋势更明显。

另外，顶块为圆柱形结构或球形结构，顶块外边缘一般为圆弧面，便于减小顶出过程中的摩擦力。

进一步地，所述轮体设有用于摆臂自由摆动的摆动腔，摆动腔与轮体外径相交的一侧挖空；所述摆动腔数量与摆臂一一对应，各摆动腔相互独立；所述摆动腔固定有用于铰接摆臂的固定轴。其中，摆动腔提供摆臂摆动的空间，同时也约束了摆臂的摆动范围。摆动腔为开放式结构，其与轮体外径相交的一侧挖空，以便摆臂摆出。

进一步地，所述制动蹄的圆周外壁设有摩擦片。摩擦片为现有制动器常用的部件，主要用于增强制动蹄的制动效果和耐磨性能。

进一步地，所述连接轴端部设有连接环。在作业时，作业人员只需将安全带上的锁扣与连接环扣接，便可进行攀爬作业，在此过程带动传动轮沿直滑槽向上滚动，不需像传统安全带“一步一扣”，有效提高攀爬效率。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明公开了一种自发高速旋转制动安全器，使登高攀爬作业人员能够得到持续保护，当发生坠落时，高速旋转，摆臂顶出，及时产生摩擦制动，保证坠落人员的人身安全，防止事故的发生。而且，该安全器在高空中可沿横向、纵向直滑槽运行，持续得到保护，不需更换安全带，使用方便，安全可靠，有效提高作业效率。各制动蹄之间以嵌合的形式装配，在撑开时，摩擦阻力更小，制动效果更为灵敏。

附图说明

图1是实施例1俯视图。

图2是实施例1使用状态图。

图3是实施例1结构示意图。

图4是实施例1装配爆炸图。

图5是实施例1制动机构结构示意图。

图6是实施例1制动机构制动端部的组装爆炸图。

图7是实施例1制动机构制动蹄结构图。

图8是实施例1内部结构图。

图9是实施例2制动蹄组装示意图。

其中，1直滑槽，11导轨，2传动轮，3连接轴，31连接环，4制动机构，41轮体,411摆动腔，412固定轴，42制动蹄，421配合块，422配合槽，43外盖，44摩擦片，45拉簧，451拉簧孔，452卡块，46摆臂，461顶块。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

实施例1

如图1-4所示，本实施例提供了一种自发高速旋转制动安全器，包括直滑槽1、传动轮2、连接轴3、制动机构4和外盖43，其中，传动轮2为齿轮，直滑槽1为矩形槽钢，直滑槽1内侧设有与传动轮2滚动配合的导轨11，本实施例中导轨11为直齿条，该直齿条即为滚动路径。具体地，为了方便描述，直齿条所在侧壁为直滑槽1右侧，直滑槽1左侧平滑，另外两侧为前、后侧。直滑槽1前侧挖空有隔槽，以便连接轴3伸出，同时留有用于将传动轮2、制动机构4的部件拦截在直滑槽1内的挡板，本实施例中直滑槽1的隔槽在前侧，直滑槽1的后侧封闭。

其中，传动轮2夹于两侧制动机构4之间，并与制动机构4卡接固定。进一步，连接轴3同时贯穿传动轮2和制动机构4的中心，而且连接轴3端部设有连接环31，连接环31与直滑槽1前侧同向，位于隔槽之外。

具体地，如图5所示，制动机构4包括轮体41和两个制动蹄42，其中，两个制动蹄42为半圆形，两制动蹄42绕轮体41圆周方向设置，形成环形结构，两两制动蹄42的端部之间连接有拉簧45，拉簧45两端分别卡接于两制动蹄42端部，拉簧45始终保持拉伸状态。同时，制动蹄42的圆周外壁设有摩擦片44。初始装配状态时，传动轮2与导轨11啮合，制动蹄42与左右两侧留有间隙，即直滑槽1导轨11一侧与其相对一侧的间距小于制动蹄42的最大环形外径，且大于制动蹄42的最小环形外径，以确保一般状态下无阻力滚动，而且坠落时也能及时制动。

具体地，传动轮2与轮体41的圆心位于同一轴线上，传动轮2与轮体41卡接固定，两者并绕连接轴3同步转动。同时，制动机构4远离传动轮2的一侧盖合有外盖43，两外盖43锁紧并夹紧各制动蹄42，连接轴3也同时贯穿外盖43两外盖43的中心，如图4所示。

具体地，如图6-7所示，制动蹄42端部设有用于容纳拉簧45的拉簧孔451，拉簧孔451位于端部中心位置，拉簧孔451内径大于拉簧45最大外径，拉簧孔451内还设有用于卡接拉簧45端部的卡块452。

另外，在两个相互连接的制动蹄42上，其中一制动蹄42的端部外侧沿圆弧方向延伸有配合块421，端部内侧沿圆弧方向缩拢有配合槽422，与之配合连接的制动蹄42的端部外侧沿圆弧方向则缩拢有配合槽422，端部内侧沿圆弧方向延伸有配合块421，配合块421与配合槽422的尺寸相匹配。在拉簧45的拉力作用下，两个制动蹄42的端部通过配合块421、配合槽422相互嵌合。采用该形式配合的制动蹄42，相互间的摩擦阻力较小，只需克服拉簧45的拉力以便撑开制动，同时也便于复位。

本实施例中，如图8所示，轮体41上铰接设置有六个摆臂46，各摆臂46绕轮体41圆周方向均匀分布，且中心对称设置，对称中心为轮体41圆心。具体地，轮体41设有用于摆臂46自由摆动的摆动腔411，摆动腔411中固定有用于铰接摆臂46的固定轴412，同时摆动腔411与轮体41外径相交的一侧挖空，以便摆臂46摆出。而且，摆动腔411数量与摆臂46一一对应，各摆动腔411相互独立，提供摆臂46摆动的空间，同时也约束了摆臂46的摆动范围，因此在离心力作用时，摆臂46摆动穿过轮体41最大外径。

本实施例中，摆臂46为条形结构，摆臂46的一端与固定轴412进行铰接，摆动的一端则设有圆柱形结构的顶块461，顶块461重量大于摆臂46铰接一端的重量，具体地，顶块461重量占摆臂46总重量的一半以上，在离心力的作用下，摆动趋势可以更强。在轮体41顺时针加速旋转情况下，轮体41上的摆臂46受离心力作用，逆时针方向摆动，因而顶动制动蹄42，使各制动蹄42撑开，进行制动，之后在弹性下自动收合复位，能在紧急情况下自动实施制动或减速，不需额外通过人力控制，控制效果更好，如图3-4所示。在其他条件下，通过改变固定轴412的位置可以改变摆臂46的旋转角度，适应顺时针制动或逆时针制动，这种结构调整在本领域当中是可以预见的，因此本实施不具体描述。

制动机构4具体制动过程如下：当轮体41转动加速度到达一定值时，产生的离心力也到达制动装置的触发点。制动蹄42受离心力作用有向外扩展的趋势。同时，轮体41上的摆臂46在离心力作用下逆着轮体41转动方向摆动，摆臂46上的顶块461顶动各制动蹄42并使制动蹄42两两撑开，从而增大制动蹄42的环形外径，进行减速、制动。制动蹄42撑开时，拉簧45被拉开，制动蹄42端部配合块421、配合槽422分离。当轮体41转动加速度减小时，摆臂46离心力减小，制动蹄42在拉簧45的拉力下，端部配合块421、配合槽422重新嵌合回位，制动蹄42完成收合复位。

本实施例的整体实施过程如下：

作业人员在攀爬前，将自身安全带上的锁扣与安全器连接环31扣接，然后进行攀爬。在攀爬过程中带动传动轮2沿直滑槽1向上滚动，不需另外操作。当作业人员发生突然坠落时，传动轮2沿直滑槽1的滚动路径迅速向下滚落，传动轮2带动两侧制动机构4同步旋转。坠落时由于传动轮2、轮体41的转动加速度加大，轮体41上的摆臂46在离心力作用下逆着轮体41转动方向摆动，因而顶动制动蹄42，使各制动蹄42撑开，并使制动蹄42环形外径增大，制动蹄42外壁的摩擦片44从而与直滑槽1的侧壁产生摩擦力，进行制动减速。最后能够使坠落人员以一定的速度匀速下降，从而保证坠落人员的人身安全，防止事故的发生。

实施例2

本实施例也提供了一种旋转摆臂46式防坠落自锁安全器，原理、结构与实施例1相似，不同之处在于，本实施例中制动机构4的制动蹄42数量为两个以上，各制动蹄42呈圆弧形，各制动蹄42端部通过拉簧45首尾连接，形成环形结构，如图9所示，在制动时，各制动蹄42受摆臂46的旋转推力，同时向外撑开，进行制动。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自发高速旋转制动安全器，其特征在于：包括直滑槽、传动轮、连接轴和制动机构，所述制动机构紧贴传动轮设置，所述连接轴同时贯穿传动轮和制动机构的中心；

所述制动机构包括轮体和至少两个制动蹄，所述轮体铰接有若干摆臂，各摆臂绕轮体圆周方向均匀分布；所述摆臂一端与轮体铰接，另一端来回摆动穿过轮体最大外径；

所述制动蹄绕轮体圆周设置，整体呈环形结构；两两制动蹄的端部之间连接有拉簧，拉簧两端分别卡接于两制动蹄端部，所述拉簧始终保持拉伸状态；

所述传动轮与轮体的圆心位于同一轴线上，所述传动轮与轮体卡接固定，并绕连接轴同步转动；

所述直滑槽一内侧凸起有导轨，所述传动轮沿导轨滚动；所述导轨一侧与其相对一侧的间距小于制动蹄的最大环形外径，且大于制动蹄的最小环形外径；

传动轮沿直滑槽滚动路径滚动，带动轮体同步转动，摆臂在离心力作用下进行摆动，进而顶动各制动蹄，克服拉簧拉力并使制动蹄两两撑开，从而增大制动蹄的环形外径，进行制动；所述摆臂的摆动方向与轮体转动的方向相反。

2.根据权利要求1所述自发高速旋转制动安全器，其特征在于：所述传动轮为齿轮，所述导轨为直齿条，直齿条作为传动轮的滚动路径。

3.根据权利要求2所述自发高速旋转制动安全器，其特征在于：所述传动轮两侧均贴合卡接有制动机构，所述制动机构远离传动轮的一侧盖合有外盖，两外盖锁紧并夹紧各制动蹄。

4.根据权利要求3所述自发高速旋转制动安全器，其特征在于：所述制动蹄端部设有用于容纳拉簧的拉簧孔，拉簧孔内径大于拉簧最大外径。

5.根据权利要求4所述自发高速旋转制动安全器，其特征在于：所述制动蹄呈圆弧形，相互连接的两制动蹄的端部相嵌合；所述制动蹄的端部外侧沿圆弧方向延伸有配合块，端部内侧沿圆弧方向缩拢有配合槽；与之配合连接的制动蹄的端部外侧沿圆弧方向则缩拢有配合槽，端部内侧沿圆弧方向延伸有配合块；配合块与配合槽的尺寸相匹配。

6.根据权利要求1至5任一项所述自发高速旋转制动安全器，其特征在于：所述摆臂中心对称设置，对称中心为轮体圆心。

7.根据权利要求6所述自发高速旋转制动安全器，其特征在于：所述摆臂为条形结构，摆臂的摆动一端设有顶块，所述顶块重量大于摆臂铰接一端的重量。

8.根据权利要求7所述自发高速旋转制动安全器，其特征在于：所述轮体设有用于摆臂自由摆动的摆动腔，摆动腔与轮体外径相交的一侧挖空；所述摆动腔数量与摆臂一一对应，各摆动腔相互独立；所述摆动腔固定有用于铰接摆臂的固定轴。

9.根据权利要求8所述自发高速旋转制动安全器，其特征在于：所述制动蹄的圆周外壁设有摩擦片。

10.根据权利要求9所述自发高速旋转制动安全器，其特征在于：所述连接轴端部设有连接环。

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