CN115414607B - 高层住宅轨道式扼速缓降救生装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高层住宅轨道式扼速缓降救生装置。其利用简单的电磁物理原理，依靠下降人员本身的势能而驱使载人装置沿轨道下降，轨道上设置的齿条与载人装置上的传动齿轮啮合，传动齿轮随着载人装置下降而旋转，磁电扼速组件开始工作而产生阻尼，通过传动齿轮与平齿的相互作用，自动扼制在轨道上作下滑运动的载人装置下滑速度，使载人装置均匀平稳下降。本装置各楼层轨道入口设置有楼层支轨，可将载人装置导入下滑齿条轨道，方便人员尽快逃生，辅助以湿毛巾、简易防毒面具等工具能快速通过起火楼层段，在逃生过程中无需人为干预，其结构简单，过程运行自动无需操作，环境空间相对一定，不易让人产生高差恐惧感，老幼病弱皆可使用，安全可靠。

Description

高层住宅轨道式扼速缓降救生装置及其工作方法

技术领域

本发明属于安全应急救生装置技术领域，具体涉及一种高层住宅轨道式扼速缓降救生装置及其工作方法。

背景技术

随着城市高层建筑的日益增多，人们防范灾难意识的逐渐增强，高层住宅轨道式阻尼缓降救生装置逐渐成为城市高层住户必需的装置。目前主要有以下一些形式的用于高楼逃生装置：液体阻尼式缓降救生器、摩擦制动式缓降救生器、电磁阻尼式缓降救生器等，这些装置都是一种依靠下吊绳索在高楼外部降落逃生，其或多或少存在比较复杂、不可靠、使用过程中缺乏安全性、逃生的高度使人产生恐惧感等问题。而目前轨道式的下降系统有如：1、滑动轨道和吊具式逃生装置(专利申请号CN109381810)，其吊具上没有对下降速度可控的刹车系统，吊具的人员载荷是各不相同，仅靠刹车片在轨道上跌跌撞撞，无法实现安全下降，根本无可靠性而言，不难发现这种方法是行不通的。2、一种高楼离心式缓降轨道逃生系统(专利申请号2021114790180)，其利用飞球调速原理控制下降速度，此虽然解决了下降调速的问题，但其系统较复杂，吊袋装置零部件较多，容易出现故障。

因此，平稳快速、结构简单、使用便捷，在逃生过程中无需人为干预、安全可靠的自动逃生装置是今后的发展趋势。

发明内容

针对现实状况存在的问题，本发明提供了一种高层住宅轨道式扼速缓降救生装置。其利用简单的电磁物理原理，依靠下降人员本身的势能驱使载人装置沿轨道下降，轨道上设置的齿条与载人装置上的传动齿轮啮合，传动齿轮随着载人装置下降而旋转，磁电扼速组件开始工作而产生阻尼，通过传动齿轮与平齿的相互作用，自动扼制在轨道上作下滑运动的载人装置下滑速度，使载人装置均匀平稳下降。本装置各楼层轨道入口设置有楼层支轨，可将载人装置导入下滑齿条轨道，方便人员尽快逃生，辅助以湿毛巾、简易防毒面具等工具能快速通过起火楼层段，在逃生过程中无需人为干预，其结构简单，过程运行自动无需操作，环境空间相对一定，不易让人产生高差恐惧感，老幼病弱皆可使用，安全可靠。

为达到上述应用目的，本发明的实施例提供一种高层住宅轨道式扼速缓降救生装置及其工作方法，包括载人装置、轨道装置，其中：载人装置包括支架杆、下滑轮、磁电扼速组件以及载人舱，轨道装置包括下滑齿条轨道、楼层支轨、停止挡块；

所述下滑齿条轨道由凹型槽轨和轨道上设置的齿条组成，楼层支轨为凹型槽轨，下滑齿条轨道在与各楼层支轨汇合处都设有导入缺口；停止挡块安装于下滑齿条轨道终点；

所述支架杆上部设置有固定柱，下滑轮安装于支架杆顶端固定柱上，磁电扼速组件安装于支架杆上部；

所述磁电扼速组件包括传动齿轮、转动轴、固定在转动轴上的永磁体、刹车片、组件外壳，以及组件外壳内的磁电线圈、铁芯、电磁线圈、压缩弹簧、球珠，安装在组件外壳与支架杆间的调节磁电扼速组件角度的调节螺杆；

所述载人舱固定于支杆架下端，其由适合人员兜坐的柔性材质制成。

本发明的轨道式扼速缓降救生装置的安装组合：

所述救生装置的下滑齿条轨道沿高层住宅的消防楼梯间梯道顶壁固定安装，由顶层依坡度直至底层；各楼层消防楼梯间入口平台设置楼层支轨，楼层支轨在楼层梯步段斜向与在交接处留有导入口的下滑齿条轨道相接，下滑齿条轨道在导入口的一小段和楼道弯处不设齿条；载人装置通过调节螺杆调节好磁电扼速组件与下滑齿条轨道角度，使其传动齿轮和齿条啮合；并在安装于各楼层支轨靠楼层壁的轨段上存放。

本发明提供的高层住宅轨道式扼速缓降救生装置，其核心为利用人体的下滑动能驱动传动轴转动使磁电线圈切割磁力线，产生电能，再通过电能产生磁能来钳制转动轴转动，用磁-电、电-磁的物理原理设计磁电扼速组件，构成了一与人员下降速度有关的阻尼系统，起到扼速作用；其工作包括如下步骤：

(1)载人装置平时存放于各楼层处，事故发生时，逃生人员拉出载人装置，坐入载人舱内，沿楼层支轨下滑进入下滑齿条轨道；

(2)依靠下降人员本身的势能为动力，在此力的作用下，载人装置沿下滑齿条轨道下降运动，由下滑齿条轨道上齿条带动传动齿轮旋转，传动齿轮同轴的永磁体也随之在磁电线圈内旋转，磁电线圈内产生感应电动势；下降速度越快，传动齿轮转速越高，感应电动势越大，其施加于铁芯上的电磁线圈感应电流越大，铁芯磁化电磁力越大，其克服压缩弹簧的弹力，向上运动，越大的磁场作用使铁芯与刹车片的间隙变小，趋于间隙完全消除，构成一个无间隙的磁场回路，驱使刹车片静止不动，这个力与磁电线圈对转动的永磁体产生的阻尼以及压缩弹簧的阻尼合力一道，使传动齿轮转动变慢，即载人装置下降速度变慢；当载人装置下降的速度变小，感应电动势变小，感应电流变小，电磁铁磁场吸力变弱，由于重力的作用下降速度又会提高，反复如此，载人装置的下降速度永不会超过由永磁体、各线圈、磁芯的参数值所限定的速度点，系统产生相对平衡，达到载人装置下降扼速的效果；

(3)到达终点，停止挡块使载人装置停车，逃生人员从下滑齿条轨道上取下载人装置支架杆，即行离开。

附图说明:

图1为本发明的示意图

图2为图1中A—A剖面示意图

附图标记说明：

01、凹型槽轨；02、齿条；03、下滑轮；04、支架杆；05、传动齿轮；06、组件外壳；07、转动轴；08、磁电线圈；09、永磁体；10、刹车盘；11、电磁线圈；12、铁芯；13、球珠；14、压缩弹簧；15、调节螺杆；16、载人舱。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

一种高层住宅轨道式扼速缓降救生装置及其工作方法，包括载人装置、轨道装置，其中：载人装置包括支架杆04、下滑轮03、磁电扼速组件以及载人舱16，轨道装置包括下滑齿条轨道、楼层支轨、停止挡块。

下滑齿条轨道由凹型槽轨01和轨道上设置的齿条02组成，楼层支轨为凹型槽轨，下滑齿条轨道在与各楼层支轨汇合处都设有导入缺口；停止挡块安装于下滑齿条轨道终点。

支架杆04上部设置有固定柱，下滑轮03安装于支架杆顶端固定柱上，磁电扼速组件安装于支架杆上部；

磁电扼速组件包括传动齿轮05、转动轴07、固定在转动轴上的永磁体09、刹车片10、组件外壳06，以及组件外壳06内的磁电线圈08、铁芯12、电磁线圈11、压缩弹簧14、球珠13，安装在组件外壳与支架杆间的磁电扼速组件角度的调节螺杆15。转动轴、传动齿轮为非导磁金属或工程塑料材料制成，刹车片为十字多边形由导磁金属制成固定在转动轴上；铁芯采用软铁材料。

通过图示可以看出以永磁体、磁电线圈为主构成的磁-电部分类比发电装置，其是以永磁体为转子，线圈为定子，在实际应用中也可反之，但需增加电刷元件，增加了故障点。以铁芯、电磁线圈为主构成的电-磁部分类比电磁铁装置，其采用交流的方式，在实际应用中也可采用直流方式，但需增加硅堆元件，增加了故障点；尽管交流方式有噪音或吸附振荡不足之处，但在此应用环境中是完全不用考虑的。

载人舱16固定于支杆架下端，其由适合人员兜坐的柔性材质制成。

本轨道式扼速缓降救生装置的安装组合：

救生装置的下滑齿条轨道沿高层住宅的消防楼梯间梯道顶壁固定安装，由顶层依坡度直至底层；各楼层消防楼梯间入口平台设置楼层支轨，楼层支轨在楼层梯步段斜向与在交接处留有导入口的下滑齿条轨道相接，下滑齿条轨道在导入口的一小段和楼道弯处不设齿条；载人装置通过调节螺杆调节好磁电扼速组件与下滑齿条轨道角度，使其传动齿轮和齿条啮和；并在安装于各楼层支轨靠楼层壁的轨段上存放。

本高层住宅轨道式扼速缓降救生装置，其通过下滑齿条轨道上的平齿与载人装置的传动齿轮啮合，采用磁-电、电-磁的物理原理设计磁电扼速组件，构成了一与速度有关的阻尼系统，起到扼速作用；其工作包括如下步骤：

(1)载人装置平时存放于各楼层处，事故发生时，逃生人员拉出载人装置，坐入载人舱内，沿楼层支轨下滑进入下滑齿条轨道。

(2)依靠下降人员本身的势能为动力，在此力的作用下，载人装置沿下滑齿条轨道下降运动，由下滑齿条轨道上齿条带动传动齿轮旋转，传动齿轮同轴的永磁体也随之在磁电线圈内旋转，磁电线圈内产生感应电动势；下降速度越快，传动齿轮转速越高，感应电动势越大，其施加于铁芯上的电磁线圈感应电流越大，铁芯磁化电磁力越大，其克服压缩弹簧的弹力，向上运动，越大的磁场作用使铁芯与刹车片的间隙变小，趋于间隙完全消除，构成一个无间隙的磁场回路，驱使刹车片静止不动，这个力与磁电线圈对转动的永磁体产生的阻尼以及压缩弹簧的阻尼合力一道，使传动齿轮转动变慢，即载人装置下降速度变慢；当载人装置下降的速度变小，感应电动势变小，感应电流变小，电磁铁磁场吸力变弱，由于重力的作用下降速度又会提高，反复如此，载人装置的下降速度永不会超过由永磁体、各线圈、磁芯的参数值所限定的速度点，系统产生相对平衡，达到载人装置下降扼速的效果。

根据E＝n*△Φ/△t(法拉第电磁感应定律，E：感应电动势(V)，n：感应线圈匝数，：磁通量的变化率)可见磁电线圈相对永磁体的运动越快，△Φ/△t越大，感应电动势越大；根据电磁铁的原理，以及洛伦兹力定律，电磁力取决于两个因素：磁场和处于其中的运动电荷，其描述了磁场的磁感强度与电磁体中的电流成正比，而电流强度又取决于加在电感线圈两端的电压，故其磁场的电磁力将会随感应电动势变化而变化。

(3)到达终点，停止挡块使载人装置停车，逃生人员从下滑齿条轨道上取下载人装置支架杆，即行离开。

以上所述是本发明的一种实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，如取消轨道上的平齿，改用轨道上转动的轮来驱动转动轴转动产生切割磁力线等，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种高层住宅轨道式扼速缓降救生装置，其特征在于：包括载人装置、轨道装置，其中：载人装置包括支架杆、下滑轮、磁电扼速组件以及载人舱，轨道装置包括下滑齿条轨道、楼层支轨、停止挡块；

所述的下滑齿条轨道由凹型槽轨和轨道上设置的齿条组成，楼层支轨为凹型槽轨，下滑齿条轨道在与各楼层支轨汇合处都设有导入缺口；停止挡块安装于下滑齿条轨道终点；

所述的支架杆上部设置有固定柱，下滑轮安装于支架杆顶端固定柱上，磁电扼速组件安装于支架杆上部；

所述的磁电扼速组件包括传动齿轮、转动轴、固定在转动轴上的永磁体、刹车片、组件外壳，以及组件外壳内的磁电线圈、铁芯、电磁线圈、压缩弹簧、球珠，安装在组件外壳与支架杆间的调节磁电扼速组件角度的调节螺杆；

所述的载人舱固定于支杆架下端，其由适合人员兜坐的柔性材质制成；

所述的轨道式扼速缓降救生装置的下滑齿条轨道沿高层住宅的消防楼梯间梯道顶壁固定安装，由顶层依坡度直至底层；各楼层消防楼梯间入口平台设置楼层支轨，楼层支轨在楼层梯步段斜向与在交接处留有导入口的下滑齿条轨道相接，下滑齿条轨道在导入口的一小段和楼道弯处不设齿条；载人装置通过调节螺杆调节好磁电扼速组件与下滑齿条轨道角度，使其传动齿轮和齿条啮合；并在安装于各楼层支轨靠楼层壁的轨段上存放；

所述的高层住宅轨道式扼速缓降救生装置的工作方法核心为利用人体的下滑动能驱动传动轴转动使磁电线圈切割磁力线，产生电能，再通过电能产生磁能来钳制转动轴转动，用磁-电、电-磁的物理原理设计磁电扼速组件，构成了一与人员下降速度有关的阻尼系统，起到扼速作用；工作方法包括如下步骤：

(1)载人装置平时存放于各楼层处，事故发生时，逃生人员拉出载人装置，坐入载人舱内，沿楼层支轨下滑进入下滑齿条轨道；

(2)依靠下降人员本身的势能为动力，在此力的作用下，载人装置沿下滑齿条轨道下降运动，由下滑齿条轨道上齿条带动传动齿轮旋转，传动齿轮同轴的永磁体也随之在磁电线圈内旋转，磁电线圈内产生感应电动势；下降速度越快，传动齿轮转速越高，感应电动势越大，其施加于铁芯上的电磁线圈感应电流越大，铁芯磁化电磁力越大，其克服压缩弹簧的弹力，向上运动，越大的磁场作用使铁芯与刹车片的间隙变小，趋于间隙完全消除，构成一个无间隙的磁场回路，驱使刹车片静止不动，这个力与磁电线圈对转动的永磁体产生的阻尼以及压缩弹簧的阻尼合力一道，使传动齿轮转动变慢，即载人装置下降速度变慢；当载人装置下降的速度变小，感应电动势变小，感应电流变小，电磁铁磁场吸力变弱，由于重力的作用下降速度又会提高，反复如此，载人装置的下降速度永不会超过由永磁体、各线圈、磁芯的参数值所限定的速度点，系统产生相对平衡，达到载人装置下降扼速的效果；

(3)到达终点，停止挡块使载人装置停车，逃生人员从下滑齿条轨道上取下载人装置支架杆，即行离开。

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