CN1397363A - 登攀训练用安全绳随动保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种钢绳卷扬机构的安全机构，由由驱动装置、摩擦电磁离合器，卷筒、制动器和控制电路组成，驱动装置的输出轴与卷筒的转轴分接在摩擦电磁离合器上，在转轴上连接有制动器，在装置上还设有卷筒转向传感器，传感器与控制电路电连接。本发明为消防人员的登攀训练提供了一种自动、安全、可靠的随动保护装置，由此可杜绝训练时的人员意外伤亡，有助于训练水平和登攀技能的提高。

Description

登攀训练用安全绳随动保护装置
本发明涉及一种钢绳卷扬机构的安全机构，具体地说是一种登攀训练用安全绳随动保护装置。
国内消防人员登攀训练时使用的保护装置，目前均是采用安全绳，即在安全绳的一端拴接挂钩，钩挂在训练人员腰间的保险带上，在训练塔的上端安装定滑轮，安全绳绕过定滑轮之后，由在地面上的防护人员拽住。当训练人员登攀训练塔时，地面人员则拉紧安全绳，但基本不用力，以使训练人员靠自身的能力登攀。一旦训练人员失手，则防护人员就用力拉住绳子，防止坠地摔伤。而这种安全绳在实际使用过程中，却并非十分地安全。因为当训练人员突然蹬空或失手时，下坠的瞬间冲力十分强大，握在防护人员手中的绳子会突然窜动，从而拉破手掌，防护人员本能的反应就是松开双手……由此出现的人员伤亡事故，每年都会发生多起。虽然人们一直在试图研制适于实用的保护装置，但是由于登攀训练所具有的特殊性，而至今没有一种可行的产品问世。
本发明的目的就是提供一种可自动起到保护作用的登攀训练用安全绳随动保护装置，以保障训练人员的生命安全，消除事故隐患，提高训练成绩。
本发明的目的是这样实现的：该装置由驱动装置、摩擦电磁离合器、卷筒、制动器和控制电路组成，驱动装置的输出轴与卷筒的转轴分接在摩擦电磁离合器上，在转轴上连接有制动器，在装置上还设有卷筒转向传感器，传感器与控制电路电连接。本发明是将安全绳端部的挂钩仍然钩挂在训练人员腰部的保险带上，当训练人员开始训练时，本装置操作人员即按下控制电路中的启动按钮，驱动装置启动，通过摩擦电磁离合器带动转轴及卷筒旋转，使安全绳上升。由于设定的驱动装置的转速使安全绳上升速度略大于人员登攀的最快速度，且安全绳提升力一般设定在5kg以下，所以一方面安全绳能够有效地跟随训练人员上升并被拉紧，另一方面由于摩擦电磁离合器的存在，在训练人员正常登攀速度下以及当安全绳拉力超过设定值时，就会使卷筒相对驱动装置的输出轴作丢转转动。这样，一则可保证安全绳随时处于拉紧状态，二则因安全绳的拉力有限，不会对训练人员产生过大的拉力而影响训练人员靠自身能力的登攀训练。如有训练人员意外蹬空或失手时，就会带动安全绳下滑，使卷筒克服驱动装置的传动扭矩而反转。此时卷筒转向传感器即探测出这一状态，并向控制电路发出信号。控制电路接收信号后，即向制动器发出制动命令，制动器动作，将转轴制动，使安全绳及训练人员停止下落，从而达到保护训练人员生命安全的目的。
本发明的关键点就是将原有卷扬机中卷筒与电机的直接连接方式改变成为本装置中用摩擦电磁离合器将卷筒转轴与驱动装置输出轴隔断的方式，以通过摩擦电磁离合器传递扭矩。这样一方面可保证安全绳可随着训练人员的登攀而随时拉紧，另一方面当攀登速度减慢时，由于摩擦电磁离合器的存在，又可以实现卷筒相对驱动装置输出轴的丢转运行，从而满足了本保护装置可适应不同的训练者、以及训练者的不同登攀速度的特殊使用需要。
本发明还可以这样实现：在前述的技术方案基础上，在卷筒的轮沿上开有单向卡槽，相对该轮沿设置有电磁制动器，电磁制动器的衔铁上设有可卡入单向卡槽的卡头。该电磁制动器是作为卷筒制动保护的补充装置而设置的。即在出现意外情况时，制动器受控制动，如果其制动力还不足以克服下坠的冲力而使卷筒继续反向旋转时，本电磁制动器受控断电释放，其上的衔铁卡头即可顶住卷筒轮沿，并顺利滑入单向卡槽中，从而彻底制动卷筒，由此实现双重制动保护的目的。
本发明的实现，为消防人员的登攀训练提供了一种自动、安全、可靠的随动保护装置，由此可杜绝训练人员的意外伤亡事故，保障了消防人员的生命安全，并可消除训练人员的恐惧心理，从而有助于训练水平和登攀技能的提高，为实际的消防工作打下良好的基础。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详述。
图1是本发明的结构示意图。
图2是卷筒轮沿的K向视图。
图3是摩擦电磁离合器中摩擦盘与法兰盘连接方式的局部放大图。
如图1所示，变径转轴5的中部穿有卷筒4，并由螺母6固定，转轴5的右端接摩擦电磁离合器。在固定架11上固定的驱动装置20可以是电机，也可以是电机与减速器相结合的形式，其输出轴接在摩擦电磁离合器的另一面。摩擦电磁离合器由电磁铁1、离合转盘27、法兰盘3及与法兰盘弹性相接的摩擦盘25组成。离合转盘27为轴套接盘面的形式，轴套用以连接驱动轴，在盘面上连接有隔磁环26和摩擦片2，摩擦片与摩擦盘25相对。法兰盘3也为轴套接盘面的形式，轴套用以连接转轴5，盘面连接摩擦盘25。法兰盘3与摩擦盘25的一种连接方式是，法兰盘3与摩擦盘25之间有弹簧片24，铆钉23将弹簧片24分别铆接在法兰盘3和摩擦盘25上(如图3所示)。摩擦盘25与离合转盘27有一定间隙，当电磁铁1通电时，由于隔磁环26隔断了离合转盘27盘面边沿与中部轴套的导磁通路，迫使磁力线绕过摩擦盘25形成磁回路，由此将摩擦盘25吸向离合转盘27。在摩擦片2与摩擦盘25的摩擦阻力带动下，使法兰盘3及转轴5旋转。摩擦盘25与离合转盘27的吸合力受电磁铁1中电磁线圈匝数的控制，由此可决定卷筒4上缠绕之安全绳提升力的大小。所以，电磁铁1中的线圈最好有两组以上，以便于调节。当电磁铁1断电时，弹簧片4复原，将摩擦盘25回拉到法兰盘一侧，使之与离合转盘27脱离接触。
在转轴5左端连接的制动器可以是外抱闸等现有的各类轴制动器，为简化和紧凑结构，本发明采用了一种摩擦盘式电磁制动器。其结构如图1所示，是由电磁铁8、法兰盘7及摩擦盘9组成，法兰盘与摩擦盘之间有弹簧片16，铆钉14将弹簧片16分别铆接在法兰盘7和摩擦盘9上。电磁铁8通过固定架15固定，摩擦盘9与电磁铁8之间有一定间隙，法兰盘7与摩擦盘9随转轴5转动。当本制动器受控制动时，电磁铁8得电吸合，将转动的摩擦盘9紧紧吸合于固定的电磁铁8上，其吸合制动力应大于单人下坠时安全绳的拉力，从而达到制动、保护的目的。摩擦盘式电磁制动器的使用，可实现卷筒及转轴在常态下的正常旋转和出现训练意外时的紧急制动，并使制动器的结构达到了简捷、紧凑，缩小了装置体积，减少了装置成本，并且还克服了传统电磁制动器只能相对平动、不能相对转动的技术缺陷。
图1中，起辅助制动保护作用的电磁制动器为一种普通的牵引式电磁铁，由电磁铁22及衔铁21组成，位于卷筒4的一个轮沿外部。该卷筒轮沿上开有单向卡槽(图2所示)，衔铁21上的卡头卡入单向卡槽内。该电磁制动器通过定位板17及弹簧18连接固定架19。在本装置通电启动的瞬间，电磁铁22也通电，将衔铁21吸合，衔铁通过定位板17等将弹簧18压缩，同时衔铁上的卡头退出单向卡槽，使卷筒4得以正常运转。当卷筒转轴5上的制动器受控制动时，本电磁制动器同时动作，电磁铁22失电，衔铁21在弹簧18的弹力作用下前伸，使卡头顶住卷筒4的轮沿，在轮沿倒转一圈的过程之间，卡头会自动卡入单向卡槽中，使卷筒4彻底制动。
在卷筒4两侧的转轴5上还连接有轴承13及轴承架12，即通过支架和轴承稳定支撑转轴5，使转轴5及卷筒4平稳运转。
在摩擦电磁离合器的法兰盘3上还接有传感器支架10，用以安装红外传感器，以检测卷筒4的正反转情况。
本装置的工作过程是，按下启动按钮，电机20通电作正向转动，同时摩擦电磁离合器通电，离合转盘27和摩擦盘25吸合，从而带动卷筒4正向转动，使缠绕其上的安全绳上升。此时电磁制动器也已完成通电缩回衔铁卡头的工作，摩擦盘式电磁制动器完成断电释放摩擦盘9的工作，使装置呈现无闸态。由于训练者的登攀速度均小于提升速度，所以安全绳时刻保持提紧状态，而摩擦电磁离合器则为丢转运行。如有训练人员失手或踏空而坠落时，卷筒4倒转，卷筒转向传感器向控制电路发出信号，控制电路动作，使摩擦盘式电磁制动器通电制动，辅助电磁制动器断电制动。如果摩擦盘式电磁制动器出现故障或者装置整体断电，则辅助的电磁制动器由于是断电动作，所以仍可依靠弹簧18的弹力，使衔铁卡头顺利卡入卷筒轮沿上的单向卡槽内，由此可防止因停电或装置本身故障所造成的不安全因素。当训练者需要在中途下落到地面时，通过操作按钮指令，解除双重制动，驱动装置20得以反向转动，即可将训练人员缓慢降落下来。
本装置的控制电路可由单片机及常规控制元件搭接组成，以实现上述的控制功能。同时还可利用单片机及计数器等，将每位训练人员的每次训练成绩统计打印出来。由于这种统计报告方式具有较强的客观性和准确性，因而有利于促进训练人员，提高训练成绩。

Claims (7)

1、一种登攀训练用安全绳随动保护装置，其特征在于该装置由驱动装置、摩擦电磁离合器、卷筒、制动器和控制电路组成，驱动装置的输出轴与卷筒(4)的转轴(5)分接在摩擦电磁离合器上，在转轴(5)上连接有制动器，在装置上还设有卷筒转向传感器，传感器与控制电路电连接。
2、根据权利要求1所述的安全绳随动保护装置，其特征在于在卷筒(4)的轮沿上开有单向卡槽，相对该轮沿设置有电磁制动器，电磁制动器的衔铁(21)上设有可卡入单向卡槽的卡头。
3、根据权利要求1所述的安全绳随动保护装置，其特征在于摩擦电磁离合器由电磁铁(1)、离合转盘(27)、法兰盘(3)及与法兰盘弹性相接的摩擦盘(25)组成，离合转盘(27)为轴套接盘面的形式，在盘面上有隔磁环(26)和摩擦片(2)，摩擦片与摩擦盘(25)相对。
4、根据权利要求3所述的安全绳随动保护装置，其特征在于法兰盘(3)与摩擦盘(25)之间有弹簧片(24)，铆钉(23)将弹簧片(24)分别铆接在法兰盘(3)和摩擦盘(25)上。
5、根据权利要求1所述的安全绳随动保护装置，其特征在于制动器为摩擦盘式电磁制动器，由电磁铁(8)、法兰盘(7)及摩擦盘(9)组成，法兰盘与摩擦盘之间有弹簧片(16)，铆钉(14)将弹簧片(16)分别铆接在法兰盘(7)和摩擦盘(9)上。
6、根据权利要求2所述的安全绳随动保护装置，其特征在于电磁制动器通过定位板(17)及弹簧(18)连接固定架(19)。
7、根据权利要求1所述的安全绳随动保护装置，其特征在于在转轴(5)上还连接有轴承(13)及轴承架(12)。
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