CN204106881U - 一种高空速降逃生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种新型高空速降逃生器，该高空速降逃生器包括机壳、大、小齿轮轴、绳轮、离心制动组件、绳索及轴承；所述机壳相背地设有大、小两仓，且分别设有相应的盖板，所述小仓盖板的中心、大仓盖板的中心及上部设有轴孔；所述小仓的中心设有可与大仓贯通的孔洞，大仓中心设有圆形凹坑，下部设有绳槽；所述的绳轮套设在大齿轮轴上并与其固接；所述大、小齿轮轴的齿轮相啮合，其中小齿轮轴的轴先后贯穿小仓中心的孔洞和离心制动组件，并与离心制动组件固接；所述的绳索从一绳槽进入，绕过绳轮，从另一绳槽伸出；大、小齿轮轴均通过轴承与机壳的凹坑、盖板的轴孔连接；该高空速降逃生器更为安全、平稳，可满足人们自高处快速下降至安全地带的目的。

Description

一种高空速降逃生器

技术领域

本实用新型涉及一种个人安全防护设备，具体是一种能够帮助人员快速、平稳地从高空安全降落至低处的高空速降逃生器，主要应用于电力、石油、化工、消防等领域。 

背景技术

高空速降逃生器是一种可以帮助高空作业者或位于高楼层人员在发生危险时迅速、安全逃离危险区的设备。目前常用高空速降逃生器的结构有多种，但在其应用过程中都暴露出或多或少的不足之处，如：依靠行星齿轮增速的设备，体积大、质量重，使用非常不便；小齿轮轴为悬臂结构的，因受力不均容易造成很大的径向窜动，影响大、小齿轮的啮合，即，齿轮磨损严重，又会导致传动不畅甚至丧失传动功能；将传动齿轮与制动齿轮置于同一仓内的，制动摩擦产生的粉末极易污染绳索及传动机构，引起绳索打滑或传动机构短暂失灵，使下落人员间歇性加速下降，造成其不安或不适感；将制动仓置于传动仓下方的，高速旋转的齿轮轴要承受很大的交变弯矩，此时，小齿轮轴易变形，甚至断裂，可能会造成高空工作人员停在半空下不来，甚至可能造成人员伤亡的严重不良后果。 

实用新型内容

为了克服现有的高空速降逃生器在使用时的不便，及结构上不足带来的安全隐患，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种更为便携、安全、舒适的高空速降逃生器。 

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下： 

本实用新型提供了一种高空速降逃生器，该高空速降逃生器包括机壳、大齿轮轴、绳轮、小齿轮轴、离心制动组件、绳索及轴承；所述机壳相背地设有大、小两仓，且小仓在上，该大、小两仓分别设有相应的盖板，所述盖板通过螺栓或卡扣与机壳固接，所述小仓盖板的中心、大仓盖板的中心及上部设有轴孔，机壳上部设有悬吊孔；所述小仓的中心设有可与大仓贯通的孔洞，所述大仓中心设有圆形凹坑，下部设有绳槽；所述的绳轮套设在大齿轮轴的轴上并与其固接，置于所述大仓内；所述大齿轮轴的齿轮与所述小齿轮轴的齿轮相啮合，该小齿轮轴的轴先后贯穿小仓中心的孔洞和离心制动组件，并与离心制动组件 固接；所述的离心制动组件置于所述小仓内；所述的绳索从一绳槽进入，绕过绳轮并卡在其内侧后，从另一绳槽伸出；大齿轮轴、小齿轮轴均通过轴承与机壳的凹坑、盖板的轴孔连接。 

所述的大齿轮轴及小齿轮轴均为齿轮与轴的一体结构，该结构不但可简化组装过程，更可增强齿轮轴的强度及传动效率，其中的大齿轮轴又可称为传动齿轮轴，小齿轮轴可称为制动齿轮轴，相应的，机壳的大仓也可称为传动齿轮仓(简称传动仓)，小仓可称为制动齿轮仓(简称制动仓)。 

上述高空速降逃生器将传动齿轮与制动齿轮进行分仓处理，并使制动仓位置高于传动仓，该设计即可避免制动过程中产生的粉末污染绳索或传动机构，又能防止制动齿轮轴变形导致的齿轮咬合不畅和齿面的过度磨损，进一步保障了该设备的安全运转，延长其使用寿命。 

所述的绳槽设有两个；所述的绳索绕过绳轮并卡在其内侧，具体是指绳索自一个绳槽进入大仓内，绕过并部分内陷、卡合在所述绳轮两内侧面形成的槽中，其间的摩擦力使绳索与绳轮不易产生相对运动，自另一绳槽伸出。 

所述的绳轮套设在大齿轮轴的轴上并与其固接(可通过销钉等方式实现固接)，置于所述大仓内，优选绳轮所在一侧向内，即，该绳轮与大仓盖板间隔有大齿轮轴的齿轮，该设计可保证绳索与所述高空速降逃生器的悬吊孔(悬吊点)在与地面垂直的一条直线上，使所述高空速降逃生器在工作过程中受力均衡，有利于其正常、稳定运作。 

所述的大齿轮轴、小齿轮轴均通过轴承与机壳的凹坑、盖板的轴孔连接。具体是大齿轮轴的轴一端与固接有轴承的所述大仓中心设有的圆形凹坑连接，另一端与固接有轴承的大仓盖板中心的轴孔连接；小齿轮轴的远齿轮一端与固接有轴承的小仓盖板中心的轴孔连接，另一端与固接有轴承的大仓盖板上部的轴孔连接，上述连接方式，既保证了连接的牢固性，又最大程度的减小了轴与机壳、盖板的摩擦力，可大大降低或避免传动系统与制动系统间能量传递的损失，为高空人员安全、平稳、快速下降提供了又一层的保障。所述的轴承为滑动轴承或滚动轴承。 

本实用新型的高空速降逃生器可通过其机壳上部的悬吊孔与吊环、挂钩等连接件连接，设置在高空中的固定吊点上，出口端(即，短端绳索所在绳槽)绳索与人体固接，当高空作业人员降落时，通过人体下降带动出口端绳索快速下行，相应地迅速带动绳轮、大齿轮轴、小齿轮轴快速转动，最终带动离心制动组件工作，从而将工作人员下降速度在很短时间内(如，0.2秒左右)控制在0.5-2m/s的安全范围内，直到安全平台，达到快速、 安全降落的目的。 

所述机壳与盖板间优选设有定位销，通过顶端、底端2个定位销进一步固定二者间的相对位置，保证本实用新型高空速降逃生器的整体稳定性。 

为尽量合理地增大绳索与绳轮间的接触面积、增大其间的摩擦力，进一步避免绳索与绳轮间的相对运动，保证人体下降的势能几乎可以全部转化为齿轮的动能，从而快速起动离心制动组件，稳定下降速度，发明人特别设计了如下结构：所述大仓内部的绳槽两侧设有绳槽凸块，该绳槽凸块可将绳索压向绳轮内侧，此外，优选两绳槽之间也设有绳槽凸块，可有效防止绳索被绳轮卡带随其运动，而造成绳索缠绕或卡死在绳轮上的情况；所述绳轮的内侧面设有凹、凸齿，且两内侧面的凹齿和凸齿为凹、凸对应，即，凹齿对着凸齿，凸齿对着凹齿。所述的凹、凸齿与常规的防滑纹、防滑齿截然不同，本实用新型所述的凹齿和凸齿均为梯形，所述凸齿的上表面、凹齿的底面优选设计为平面结构，凹齿与凸齿之间优选设计为弧形过渡。上述凹、凸齿形状的选择是经过大量试验、研究得出的，该凹、凸齿设计，可使内嵌在绳轮中的部分绳索发生密集的微小转向，可明显增强绳索与绳轮间的摩擦力，有效杜绝二者间的相对运动，即，杜绝打滑现象。 

欲达到上述目的，所述绳索的直径的选择及绳轮两内侧面夹角的设定也十分重要。现有高空速降逃生器常用的绳索直径为9-13mm，长度依使用高度而定，一般为60～120米，综合考虑到绳索的强度(安全性)及其体积和重量(便携度)，发明人优先选用9-10mm规格绳索，可承受总重200kg以内人员的安全使用。 

发明人在对现有高空速降逃生器的使用与研究中发现，绳轮两内侧面间夹角不太合理，偏大，约为28-30°。当该夹角大于等于28°时，即便是选用较粗的绳索，也不可避免绳索与绳轮间的相对运动(当角度偏大时，绳索对绳轮内侧面的正压力减小，摩擦力减小，因此容易产生相对运动)，即，无法保证使用者匀速下降，轻者造成使用者的不适，重者可能会给使用者造成身体损伤。本实用新型所述绳轮的两内侧面的夹角为20-27°，优选22-25°，该角度范围的绳轮刚好使绳索内嵌到绳轮中约1/3～1/2，即便是两名速降人员同时使用，绳索嵌入绳轮的深度约绳索的2/3，也不会发生角度偏小时绳索完全陷入绳轮内侧不易拉出的现象，该现象虽然不会影响下降速度，但会对绳索产生非常严重的磨损，产生更多更换绳索的成本，或疏于更换时存在造成人员身体伤害的隐患。 

为减小绳索在出、入口(即，绳槽)处的晃动幅度，所述大仓盖板内侧设有与绳槽相应的限位块，该限位块优选为离体式结构(即，该限位块与大仓盖板经螺栓组装在一起)，该设计较铸造一体式结构在加工上更容易、便捷。当大仓盖板与机壳固接后，所述限位块 卡合在绳槽内，使绳索位置基本固定。在速降的过程中，所述绳索始终被限定在设计的范围内。 

所述的离心制动组件包括离心座、离心块和弹簧，其中离心座由中部的圆环(同心圆环)和外部的扇环形凸块组成，该扇环形凸块与圆环等厚，且为一体结构，所述的扇环形凸块为2-4个，优选为2个，均匀分布在圆环周围，所述扇环形凸块的高度不小于0.8cm，优选不小于1cm；所述的圆环中心的孔为轴孔，所述小齿轮轴的轴贯穿该轴孔后分别与该离心座及小仓盖板固接；所述扇环形凸块弧形面的居中位置设有凹槽，该凹槽与所述扇环形凸块的圆弧边平行；所述的离心块为扇环形，数量与所述的扇环形凸块相同，该离心块可刚好卡合于离心座的每两个扇环形凸块之间，且离心块外缘高于该扇环形凸块外缘；所述离心块由两层组成，内层由刚性材料特别是金属材料(如：铸钢、不锈钢等钢制材料)制成，外层由具有一定弹性的材料(如非金属复合材料)制成，两层可通过胶粘、焊接等方式固接在一起；所述离心块的内层高出所述的扇环形凸块，该高出部分的中间设有与离心块圆弧边平行的孔道，所述的弹簧分别贯穿离心块的孔道后对接、固定，使离心块套设并部分内嵌在离心座侧面，即，内陷在两扇环形凸块之间，所述的弹簧，其暴露在离心块外部的部分置于所述扇环形凸块弧形面的凹槽内。 

当下降势能转化为动能使小齿轮轴快速旋转时，小齿轮轴带动同轴固定的离心座高速运动而产生离心力，使离心块张开(外移)与小仓内壁发生摩擦，从而降低绳索下降速度，下降速度降低后离心力减小，离心块在弹簧作用下渐渐收回，摩擦力减小，最终二者平衡，下降速度相对稳定。 

经过试验研究，本实用新型对大、小齿轮的齿数比进行了特定设计，约为6-10，优选为8。该设计使传动速比为增速6-10。当增速比小于6时，下降过程中小齿轮转速较慢，产生离心力较小，在某段速度范围内，离心块没有在离心力的作用下打开，在较长时间内起不到减速的作用。这无疑会造成逃生人员在下降过程中的恐慌，也会使落地时身体承受较大的冲击力，对人体造成不必要的伤害。而当增速比大于10时，下降过程中小齿轮转速过快，产生的离心力很大，这表现在刚下降速度就马上稳定了，造成下降速度慢，使紧急时刻逃生的时间被延长的不良后果。 

上述设计的组合，可使本实用新型所述的高空速降逃生器将速降人员的下降速度在约0.2秒内稳定到0.7～1.5m/s，使用者不会产生恐慌或不适感。 

为避免离心块在往复运动中位置发生偏离，所述离心制动组件还优选包括挡片，该挡片贴合于组合后的离心座与离心块的表面，通过销钉等于离心座固接，优选上下表面各设 有一挡板，挡板可通过销钉或其他方式与离心座固接，该挡板优选为圆形的片状板，该挡板的边缘低于(或短于)离心块。 

在所述离心块与小仓内壁摩擦过程中，不可避免的产生粉末或碎屑，其不断堆积极易影响传动系统，严重威胁到高空速降逃生器的安全运作。因此，本实用新型在机壳的小仓盖板下侧设有排粉槽，即，该小仓盖板下侧设有凹陷区，优选扇形凹陷区，当机壳与小仓盖板固接后，该排粉槽为一段缝隙，可随时将摩擦产生的粉末排出小仓，保证仓内传动系统不被污染。此外，排粉槽设于小仓盖板下侧(方向朝下)，有效避免雨水等进入小仓内影响各组件间的润滑效果，或生锈等不利后果。 

所述机壳的小仓外壁优选设有散热楞，该散热楞的优选设计为：较厚的小仓外壁设有半圆形凹槽，该设计的散热表面积大，更容易尽快将热量散出。离心块与小仓内壁摩擦会产生大量热能，所述散热楞可加快热能的散发。没有散热楞或散热慢会导致摩擦部分急剧升温，从而使刹车效果降低、刹车不稳定，甚至刹车失效，同时会导致小仓内的金属材料零件受热膨胀变形，通过热传导会使齿轮轴温度升高，齿形变化，大、小齿轮配合有误，产生震动、齿轮卡死等现象，轻则产生噪音，重则影响设备的正常使用。 

具体应用时，当人体挂在绳索(短端绳索)的末端从高空自由落体下降时，该高空速降逃生器借助绳索带动绳轮转动，绳轮带动与绳轮同轴固定的大齿轮轴转动，大齿轮带动与其啮合的小齿轮轴高速转动，小齿轮轴带动与其同轴的离心制动组件高速旋转，离心制动组件最外侧的离心块在离心力作用下向外甩而远离离心座，与机壳内壁摩擦，起到刹车作用，从而阻止传动机构转速的进一步增加，当离心力与摩擦力形成一组平衡力关系，传动系统的转速就达到了一个平衡点，反映到人体降落的状态就是人员以0.5-2m/s的速度匀速下降，优选结构则可以0.7～1.5m/s、甚至0.8～1.2m/s匀速下降，从而达到人员自高处快速、平稳落下，安全逃生的目的。 

与现有技术相比，本实用新型的优点是： 

1、本实用新型高空速降逃生器将传动仓与制动仓分开，可以大幅减少摩擦产生的粉末对传动机构的影响，再加上小仓盖板下方的排粉槽可及时将摩擦粉末排出，可基本避免摩擦粉尘对传动机构的影响； 

2、机壳绳索出入口两侧的绳槽凸块，增大了绳索在绳轮上的包角，特定角度的绳轮楔形角以及其内侧的凹凸齿有效避免了绳轮与绳索间的相对运动； 

3、本实用新型高空速降逃生器可在约0.2秒内使下降速到稳定到0.7～1.5m/s，如此短暂的时间及平稳的速度，不会令使用者产生不适或恐惧感。 

附图说明

图1为本实用新型的高空速降逃生器的结构示意图； 

图2为本实用新型的高空速降逃生器中的绳槽凸块局部放大图； 

图3为本实用新型的高空速降逃生器中的离心制动组件结构示意图。 

附图标记： 

1-小仓  2-离心块  3-离心座  4-悬吊孔  5-机壳  6-小齿轮轴  7-绳轮 

8-凹齿  9-凸齿  10-大齿轮轴  11-大仓盖板  12-绳索  13-大仓  14-限位块 

15-绳槽凸块  16-排粉槽  17-小仓盖板  18-弹簧 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。 

实施例1 

如图1(本实用新型的高空速降逃生器的结构示意图)、图2(本实用新型的高空速降逃生器中的绳槽凸块局部放大图)、图3(本实用新型的高空速降逃生器中的离心制动组件结构示意图)所示，本实用新型的高空速降逃生器包括机壳5、大齿轮轴10、绳轮7、小齿轮轴6、离心制动组件、绳索12及轴承；所述机壳5相背地设有大、小两仓，且小仓在上，该大、小两仓分别设有相应的盖板，即大仓盖板11和小仓盖板17，所述盖板通过螺栓或卡扣与机壳5固接，所述小仓盖板17的中心、大仓盖板11的中心及上部设有轴孔，机壳5上部设有悬吊孔4；所述小仓1的中心设有可与大仓13贯通的孔洞，所述大仓13中心设有圆形凹坑，下部设有绳槽；所述的绳轮7套设在大齿轮轴10的轴上并与其固接，置于所述大仓13内；所述大齿轮轴10的齿轮与所述小齿轮轴6的齿轮相啮合，该小齿轮轴6的轴先后贯穿小仓1中心的孔洞和离心制动组件，并与离心制动组件固接；所述的离心制动组件置于所述小仓1内；所述的绳索12从一绳槽进入，绕过绳轮7并卡在其内侧后，从另一绳槽伸出；大齿轮轴10、小齿轮轴6均通过轴承与机壳5的凹坑、盖板的轴孔连接。 

所述大仓13下部的绳槽有两个，在大仓13内部，该绳槽两侧及两绳槽之间设有凸块，即，绳槽凸块15。 

所述绳轮7的内侧面设有凹、凸齿(即，凹齿8和凸齿9)，且两内侧面的凹齿和凸齿为凹、凸对应。该绳轮7的两内侧面间的夹角约为24°。 

所述的离心制动组件包括离心座3、离心块2和弹簧18。其中离心座3由中部的圆环(同心圆环)和外部的扇环形凸块组成，该扇环形凸块与圆环等厚，且为一体结构，所述 的扇环形凸块为2个，均匀分布在圆环周围，所述扇环形凸块的高度约为1.4cm；所述的圆环中心的孔为轴孔，所述小齿轮轴6的轴贯穿该轴孔后分别与该离心座3及小仓盖板17固接；所述扇环形凸块弧形面的居中位置设有凹槽，该凹槽与所述扇环形凸块的圆弧边平行；所述的离心块2为扇环形，数量2个，该离心块可刚好卡合于两个扇环形凸块之间；所述离心块2由两层组成，通过胶粘方式固接在一起；所述离心块2的内层高出所述的扇环形凸块，该高出部分的中间设有与离心块2圆弧边平行的孔道，所述的弹簧18贯穿俩离心块2的孔道后对接、固定，使离心块2套设并分别部分内嵌在离心座3两扇环形凸块间的凹陷处，所述的弹簧18，其暴露在离心块2外部的部分置于所述扇环形凸块弧形面的凹槽内。 

所述的小仓盖板17下侧设有排粉槽16，即，该小仓盖板17内侧下缘设有扇形凹陷区，当机壳5与小仓盖板17固接后，该排粉槽16为一段缝隙，可随时将摩擦产生的粉末排出小仓，保证仓内传动系统不被污染。 

所述小仓1外壁设有散热楞。所述大仓盖板11内侧设有与绳槽相应的限位块14，当大仓盖板11与机壳5固接后，所述限位块14卡合在绳槽内，使绳索位置基本固定。 

使用时，利用挂钩与机壳5上部的悬吊孔连接，设置在高空中的固定吊点上，出口端绳索12与人体固接，当高空作业人员降落时，通过人体下降带动出口端绳索12快速下行，相应地迅速带动绳轮7、大齿轮轴10、小齿轮轴6快速转动，最终带动离心制动组件工作，从而将工作人员下降速度在0.2秒左右控制在0.5-2m/s的安全范围内，直到安全平台，达到快速、安全降落的目的。 

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种高空速降逃生器，其特征在于：该高空速降逃生器包括机壳、大齿轮轴、绳轮、小齿轮轴、离心制动组件、绳索及轴承；

其中，所述机壳相背地设有大、小两仓，且小仓在上，该大、小两仓分别设有相应的盖板，所述盖板通过螺栓或卡扣与机壳固接；所述小仓盖板的中心、大仓盖板的中心及上部设有轴孔，机壳顶端设有悬吊孔；所述小仓的中心设有可与大仓贯通的孔洞，所述大仓中心设有圆形凹坑，下部设有绳槽；

所述的绳轮套设在大齿轮轴的轴上并与其固接，置于所述大仓内；所述大齿轮轴的齿轮与所述小齿轮轴的齿轮相啮合，该小齿轮轴的轴先后贯穿小仓中心的孔洞和离心制动组件，并与离心制动组件固接；该离心制动组件置于所述小仓内；所述的绳索从一绳槽进入，绕过绳轮并卡在其内侧后，从另一绳槽伸出；大齿轮轴、小齿轮轴均通过轴承与机壳的凹坑、盖板的轴孔连接。

2.如权利要求1所述的高空速降逃生器，其特征在于：所述大仓内部的绳槽两侧设有绳槽凸块。

3.如权利要求1所述的高空速降逃生器，其特征在于：所述绳轮的内侧面设有凹、凸齿，且两内侧面的凹齿和凸齿为凹、凸对应。

4.如权利要求1所述的高空速降逃生器，其特征在于：所述绳轮的两内侧面间的夹角为20-27°。

5.如权利要求4所述的高空速降逃生器，其特征在于：所述的夹角为22-25°。

6.如权利要求1所述的高空速降逃生器，其特征在于：所述的离心制动组件包括离心座、离心块和弹簧。

7.如权利要求6所述的高空速降逃生器，其特征在于：所述的离心制动组件还包括挡片。

8.如权利要求1所述的高空速降逃生器，其特征在于：所述的小仓盖板下侧设有排粉槽。

9.如权利要求1所述的高空速降逃生器，其特征在于：所述机壳的小仓外壁设有散热楞。

10.如权利要求1所述的高空速降逃生器，其特征在于：所述大仓盖板内侧设有与绳槽相应的限位块。